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冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能及安全控制分析

 

冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能及安全控制分析
1風(fēng)機(jī)節(jié)能控制器的分析  
    提出風(fēng)機(jī)節(jié)能控制管理的目的，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行閉環(huán)自動(dòng)控制。根據(jù)生產(chǎn)的需要預(yù)先設(shè)定供水溫度，由氣候氣象環(huán)境對(duì)水溫的影響、系統(tǒng)換熱條件的改變對(duì)水溫的影響，用溫感探頭的實(shí)測(cè)值及時(shí)反應(yīng)出來(lái)，最終通過調(diào)控降溫設(shè)備的能耗來(lái)穩(wěn)定供水溫度，實(shí)現(xiàn)自控節(jié)能。  
    通常認(rèn)為，“變頻調(diào)速技術(shù)”是完成上述過程的理想方法。但變頻調(diào)速技術(shù)在循環(huán)水冷卻塔風(fēng)機(jī)控制上的運(yùn)用存在如下局限性和缺陷：  
    ①“變頻調(diào)速技術(shù)”可以做到很高的控溫精度，但這在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)卻不很重要。  
    ②變頻器自身的能量損耗(平均運(yùn)行效率不足90%)影響節(jié)能效果。  
    ③變速運(yùn)行造成風(fēng)扇葉片攻角改變(迎風(fēng)角)，風(fēng)機(jī)脫離工作點(diǎn)運(yùn)行使效率降低。  
    ④電機(jī)脫離額定轉(zhuǎn)速的低速運(yùn)行，以及轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗之間的非線性關(guān)系，也使電機(jī)的運(yùn)行效率大為降低。  
    ⑤變頻調(diào)速系統(tǒng)價(jià)格較為昂貴(每千瓦1000元左右)，新建工程和老設(shè)備改造都需較大投入。  
    ⑥設(shè)計(jì)上還必需考慮變頻調(diào)速器運(yùn)行在某些特定轉(zhuǎn)速時(shí)的破壞性共振問題，和變頻調(diào)速器產(chǎn)生強(qiáng)電磁污染對(duì)其它儀表的干擾等問題。  
    2風(fēng)機(jī)安全監(jiān)控器分析  
    提出風(fēng)機(jī)安全監(jiān)控管理的目的，是為了自動(dòng)檢測(cè)出振動(dòng)、油溫、油位的變化數(shù)值，并進(jìn)行顯示和記錄，同時(shí)對(duì)檢測(cè)值超限的風(fēng)機(jī)進(jìn)行報(bào)警和停機(jī)，以求達(dá)到風(fēng)機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行的目的，減少甚至杜絕風(fēng)機(jī)損壞事故的發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理的實(shí)際情況，確定了“風(fēng)機(jī)振動(dòng)”、“滑油油溫”、“減速箱油位”3個(gè)參數(shù)是保證風(fēng)機(jī)安全最重要的運(yùn)行參數(shù)[3]。又確定了“測(cè)量范圍”、“測(cè)量精度”、“巡檢時(shí)間”等共15項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研發(fā)制作。該系統(tǒng)于1993年9月在循環(huán)水場(chǎng)得到首次試用，命名為“KR-939風(fēng)機(jī)安全監(jiān)控器”。  
    該系統(tǒng)運(yùn)用了多參數(shù)組合探頭技術(shù)、數(shù)字指令編碼技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。三參數(shù)組合探頭安裝于風(fēng)機(jī)減速箱泊尺固定座上，其探桿直接插入滑油中，將減速箱內(nèi)的油溫、泊位及設(shè)備振動(dòng)值直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并遠(yuǎn)傳至控制室內(nèi)的風(fēng)機(jī)安全監(jiān)控器。每臺(tái)安全監(jiān)控器可以用一條四芯電纜掛接8只組合探頭，對(duì)8臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)完成數(shù)字顯示。超限報(bào)警、超限停機(jī)等多相功能。經(jīng)過了多次的試驗(yàn)和改型設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)成功運(yùn)用于設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。  
    3實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制分析  
    上面介紹的兩種測(cè)控系統(tǒng)，可以通過一條四芯通訊電纜(RS-422標(biāo)準(zhǔn)串行接口)與1臺(tái)管理計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)可以是通用型PC機(jī)或工控機(jī)。當(dāng)配備相應(yīng)的組態(tài)化監(jiān)控管理軟件(DCS-900軟件)，即可與多臺(tái)KR-933、KR-939監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)后的風(fēng)機(jī)監(jiān)控器增加了如下功能：  
    ①同時(shí)監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)所有控制器的測(cè)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)綜合管理。 
    ②修改網(wǎng)內(nèi)各控制器的設(shè)定參數(shù)。  
    ③根據(jù)各控制器運(yùn)行參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化管理。  
    ④進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)及圖形的記錄，幫助分析，方便查詢。  
    4風(fēng)機(jī)管理研究的效果分析  
    4.1風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)電效果明顯  
    以安裝了KR-933的第二循環(huán)水場(chǎng)為例，使用KR-933節(jié)能控制器的節(jié)能效果。最初現(xiàn)場(chǎng)試用KR-933節(jié)能控制器的第三循環(huán)水場(chǎng)，在1993年風(fēng)機(jī)負(fù)荷較重的6，7，8，9這4個(gè)月內(nèi)，耗電量與1991，1992年同期相比，節(jié)電量178533kW·h，若以0.45元/(kW·h)計(jì)算，這4個(gè)月共節(jié)約用電費(fèi)7.92萬(wàn)元；而第三循環(huán)水場(chǎng)安裝節(jié)能控制器的費(fèi)用只有4.36萬(wàn)元，可見投入的費(fèi)用只需設(shè)備運(yùn)行幾個(gè)月就能收回。  
    4.2保證風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行  
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，處于完好狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)，其油溫、油位、振動(dòng)曲線的特征如下：  
    ①油溫曲線：從開、停機(jī)時(shí)刻起逐漸升、降，約1h左右變成一條近似直線的平滑曲線。  
    ②泊位曲線：無(wú)論是否開機(jī)，都應(yīng)近似一條水平的直線。  
    ③振動(dòng)曲線：開機(jī)狀態(tài)下，圍繞一條虛擬的直線作上下窄幅振蕩的不規(guī)則曲線。  
    5不足之處分析  
    5.1大型風(fēng)機(jī)不適合應(yīng)用KR-933節(jié)能控制器  
    對(duì)于大功率少機(jī)組風(fēng)機(jī)的循環(huán)水場(chǎng)，由于每開停1臺(tái)風(fēng)機(jī)，都會(huì)對(duì)水溫產(chǎn)生很大的影響。因而，應(yīng)用KR-933風(fēng)機(jī)節(jié)能控制器無(wú)法正常穩(wěn)定控制水溫。如第六循環(huán)水場(chǎng)共有3臺(tái)直徑8.53m、功率160kW的風(fēng)機(jī)，假設(shè)安裝風(fēng)機(jī)節(jié)能控制器，在設(shè)定溫度速率允差。溫度允差、執(zhí)行周期等參數(shù)時(shí)，必然產(chǎn)生極大的矛盾，很難選擇出適當(dāng)?shù)膮?shù)值，最終也達(dá)不到節(jié)能降耗的目的。這種情況下的風(fēng)機(jī)管理，比較適合采用自動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制管理。目前也正在進(jìn)行這方面的準(zhǔn)備工作。  
    5.2KR-939安全控制系統(tǒng)的油位測(cè)量技術(shù)還有待改進(jìn)  
    目前KR-939安全監(jiān)控器仍存在不足，其主要問題是油位監(jiān)測(cè)，由于受惡劣條件的影響，較容易出現(xiàn)熱絲結(jié)垢、滑油含水造成斷絲故障。若探頭檢修不及時(shí)，還需要進(jìn)行人工上塔巡檢實(shí)測(cè)。  
    加強(qiáng)風(fēng)機(jī)的科學(xué)現(xiàn)代化管理，還應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)。

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