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热电厂风机节能改造方案

一、引言       锅炉在选用与其配套的风机容量时，均是按锅炉的最大蒸发量予以考虑，且留有20%风压和20%流量的裕量。这就是说，即使锅炉全载运行，其风门开度也不会是100%，最多仅能达到80%左右，并且锅炉根据季节不同负荷量也会相应变化。此外，风机在选用其配套电动机时，也留有一定裕量。因而在锅炉的正常运行中，其电动机总是处于不全载情况下运行。因此，对锅炉风机的节能改造具有十分重要的经济意义。风机系统中流量的调节常采用改变挡板开度的方式，因而在挡板上产生了附加的压力损失。浪费了大量能源。采用变频调速技术改造风机系统，不仅可以节约能源，而且使系统运行更加公道可靠。          二、节能分析       变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输进频率成正比的关系： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输进频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。如下图示为压力H-流量Q曲线特性图:风机、泵类在管路特性曲线R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机、泵类所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。由于工艺要求需减小流量到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机、泵类的工作点移到R2上的B点，压力增大到H2，这时风机、泵类所需的功率正比于H2与Q2的乘积，即正比于BH2OQ2的面积。显然风机、泵类所需的功率增大了。这种调节方式控制固然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行本钱换取简单控制方式。 n1-代表电机在额定转速运行时的特性； n2-代表电机降速运行在n2转速时的特性； R1-代表风机、泵类管路阻力最小时的阻力特性； R2-代表风机、泵类管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。       若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量还是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算：若采用变频调速，风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A点移到C点，流量还是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。          三、改造前设备工况                贵公司设备是通过调节挡风板和阀门的开启角度的机械调节方法来满足不同的用风量，这种操纵方式的缺点是: （1）电机及风机的转速高，负荷强度重，电能浪费严重； （2）调节精度差，控制不精确； （3）电气控制直接起动，启动时电流对电网冲击大，需要的电源（电网）容量大，功率因素较低； （4）起动时机械冲击大,设备使用寿命低； （5）电气保护特性差，当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备等。采用变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。          四、变频改造方案        变频柜具有工/变频切换功能，系统各台电机均由相应变频器驱动，在变频器出现故障时可自动切换到工频启动，以保证生产的连续性。能远程控制起动、停止。变频柜控制电气图如下：          五、总结       采用变频器控制将有以下诸多优点：  （1）、采用变频器控制电机的转速，取消挡板调节，降低了设备的故障 率，节电效果明显； （2）、采用变频器控制电机，实现了电机的软启动，延长了设备的使用寿 命，避免了对电网的冲击；  （3）、电机在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响； （4）、具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；  （5）、变频具有工/变频自动切换功能，能够保证生产的连续性。       实践证实，变频改造具有明显的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既进步了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且还大大减少了设备维护、维修用度，另外当采用变频调速时，由于变频装置内的直流电抗器能很好的改善功率因数，也可以为电网节约容量。直接和间接经济效益十分明显。

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我国常用风机型号如下：
一、通风机型号                                               10-18、9-18、9-16型高压离心通风机
1．-般低中高压离心通风机                              10-20型高压离心通风机
4-68型离心通风机                                            10-24型高压离心通风机
4-70型离心通风机                                            11-62型离心通风机
B4-72 F4-72型离心风机                                   CAS型离心通风机
T4-72 T4-72-12型离心风机                              CPE型离心通风机
CPC型离心通风机
S4-72型离心风机
4-2×72型离心通风机                                        2．工业锅炉用离心通、引风机
42×72№22离心通风机                                   G4-32—1 l型锅炉离心式鼓风机
4-75-l1离心通风机                                           G4-68 Y4-68型离心通、引风机
4-79 4-2×79型离心通风机                              Y4-70型离心引风机
TS4-79调速节能离心通风机                             Y4-70Ⅱ型锅炉引风机
5-48-ll型离心通风机                                          Y4-72-11锅炉引风机
DZ6-16 №6.75低噪声离心通风机                      G4-73 Y4-73锅炉离心通、引风机
8-09、9-12型高压离心通风机                           Y4-73-14（单板叶片）耐磨离心锅炉引风机
9-11型高压节能离心通风机                               G4-73 №20~31½F F4-73 №20~31½F锅炉鼓、引风机
9-19 9-26磊型高压离心通风机                            Y4-2×73 №28½、37F锅炉离心引风机
9-20-11型离心通风机                                          Y5-42离心风机
G9-26型低噪声离心通风机                                  Y5-47Ⅱ型高效低噪声锅炉离心引风机
9-28 I型离心通风机                                              Y5_48锅炉离心引风机
10-08-3l№8C离心通风机
L0-16型高压离心通风机                                       Y6-11 Y10-11型离心引风机
Y 6-25锅炉引风机                                                R9-26型№ 22热风机
Y6-30-12型锅炉引风机                                         W9-28型高温风机
G6-30、G5-47锅炉鼓风机                                    W9-35-03型高温风机
G6-41 Y6-41系列锅炉通、引风机                         W9-55型高温风机
YS6-45-11型锅炉离心引风机                                W9-11系列高温离心通风机
Y6-52锅炉离心引风机                                           BB50、BB24型高温风机
Y7-45锅炉引风机                                                 W50B-1型№15、24C高温轴流风机
Y8-39 Y7-45型锅炉引风机                                   W63A-1 W63B-1系列高温可逆轴流风机
Y9-19、Y9-26锅炉引风机                                    HTF系列消防高温排烟风机
XY9-35-12型锅炉引风机
YX9-35锅炉离心引风机                                       4．煤粉离心通风机
L9-10№7.5高压、小流量、火探专用冷却风机     M6-29型煤粉离心通风机
LQ9-13火探专用风机及其装置                            M6-31 M7-16型煤粉通风机
9-35 Y9-35型锅炉通、引风机                              M7-29型煤粉离心通风机
Y10-21、Y8-24、Yl0-24型高效低噪声引风机       M9-26型煤粉离心通风机
SGG、SCY1 ~ 10t/h工业锅炉通、引风机             5．排尘离心式通风机
GC2~6it/h GY2~6it/h工业锅炉配套离心通、引风机 C4-73型离心通风机
GG0.5-15~ GG20-15 GYO.5-15 ~GY20-15锅炉通、引风机 4-2×68型№23离心除尘风机
C6-46型排尘离心通风机
3．高温通风机                                                      C6-48型排尘离心通风机
W4-57-11型高温风机                                              FC6-48型纺织排尘通风机
W4-62型高温风机                                                   CBS型离心通风机
W4-68型高温风机                                                   SFF232-21型双吸离心通风机
W4-70-11高温风机                                                  SFF233-11型纺织除尘通风机
W4-70型N0 6.2D高温气体循环风机
W4-72型高温风机                                                    6．化铁炉、水泥窑、烧结、小化肥用风机
W4-72型N0 6.3高温离心通风机 化铁炉专用            Hl0-13-11型高压离心通风机
W4-73型高温风机                                                     HTD12-11~ HTD50-14 HTD85-21 ~HTD300-21型离心鼓风机
W4-80-11 W4-80-12芝罩式炉炉台风机                  10-19型造气鼓风机
W5-40 11型高温风机                                                SNL- 11型水泥立窑专用高压离心通风机
W5-47型高温风机                                                    LYFL系列水泥机械立窑风机
W5-47、W9-19、W4-73型高温风机                        AF系列烧结离心风机
W5-48型高温风机                                                   JY5-44型冶炼排烟引风机
WG29、W6-39系列高温风机                                  FG型沸腾锅炉通风机
W7-29-11型高温风机                                              L22型轮窑专用轴流通风机
W8-35-101型高温风机
W9-19型高温风机                                                    7．防腐离心通风机
W9-26型高温风机                      ,PVC水帘好;                              FC3-49型№16F防腐、湿式除尘离心通风机
W9-26型N0 12.5C、12.5D、12.5F高温风机            FW9- F4-57型耐腐蚀离心风机
26型N0 15.5防腐高温风机                                        F4-62型防腐离心通风机
F4-65型N09.6D F4-62型№10D防腐风机                  2K56系列矿井轴流通风机
K58型矿井轴流通风机                                               K55、K61、K65系列矿井轴流通风机
8．卷烟风机                                                              MK9、MK9-5型卷烟机风机
KZS型矿井轴流通风机                                               YJ13B型卷烟机风机
YJ14型卷烟机风机                                       ,屋顶电动排气设备;              13.矿井局部离心、轴流通风机
YJ22型烟支过滤嘴接装机风机                                     BK4-72型防爆、矿用离心通风机
PROTOS卷烟风机
9．谷物粉末输送风机                                                  BKJ( KJ)66-11型N0 4.5轴流通风机
xs型纤维物送料风机                                                     ,湿帘生产厂家;BDJ67~12型矿井低噪声局部轴流通风机
5-42-11型籽棉输送风机                                               YBT型煤矿用局扇轴流风机
SL5-45型物料输送风机                                                 DSFA-5型低噪声对旋局部轴流式通风机
DSF-5-64-11型输送棉籽离心风机                                 SFA、JZD型低噪声、高效率对旋局部轴流式通
G23. 6-30型离心通风机                                                 SM7-31-11型输棉风机
14.纺织轴流式通JxL机                                                     1F50系列纺织轴流通风机
10.影机化工通风机                                                           6-40型离心通风机
5-32 5-34型离心通风机                                 6-60-12型№0.95A 6-71-11型N01.05A离心通风机
5-27 XWF旋涡风机                                                          5-35型离心通风机
WF1型、WF2型微型离心通风机                                      Y34-5 .5-11№3.3A旋流通风机
11.空调用风机                                                                  50AI1型轴流通风机
DW系列空调风机                                                              SFF131-11型低噪声轴流通风机
KDF型离心通风机                                                             DFz系列纺织空调风机
15．冷却塔轴流通风机
4-90-21、14-65-21、12-2×35型低噪声空漏风机            30n-ll型№47冷却塔轴流通风机
Kr4-2×68型离心空调风机                                                30A9-11型№20轴流通风机
13-2×35型离心通风机                                                     30A9-13型N0 47、50轴流通风机
JDF型建筑物用低噪声离心通风机                                     CNA和CNB型离心通风机L30I型№36专轴流通风机
C2NA和C2NB型离心通风机                                              JI20型轴流通风机
LDFl.40型风机盘管窄调器专用风机                                   SL60A2-13型N0 16轴流通风机
LDF系列低噪声离心通风机                                                DW50型低温可逆轴流通风机
LDF-2. 24型低噪声离心通风机                                           WJ36-11型№8轴流通风机
HF- LTF型冷却塔专用风机
12.矿井离心、轴流通风机
K4-73-01 N0 32F矿用离心通风机                                      16．降温凉风用轴流通风机
K4-2×73型矿井离心通风机                                                LF40Ⅱ型喷雾降温风机

　如何有效准确地检测出压缩机的噪声源，是环境噪声治理与压缩机优化设计的关键。

　　压缩机各部件的工作状态通过一定的传递路径反映于振动和噪声中，对振动和噪声信号进行分析可有效地了解压缩机内部各部件的工作状态，判定压缩机的工作特性。对压缩机的振动和噪声信号的相干分析，是为了进一步找出振动和噪声之间的联系，相干分析可以进行设备噪声源的识别，根据分析结果，设计人员可对引起振动和噪声较大的零部件进行二次设计，为压缩机性能的改进提供可靠的理论依据。

　　笔者根据压缩机噪声源的特点，进行噪声和振动信号的测试，并采用相干分析对压缩机的主要噪声源分析和识别。并以国产某离心式压缩机组噪声源识别的过程，说明此方法的有效性。

1 　压缩机噪声特性

　　压缩机噪声源是一种综合性的噪声源，它包括机械噪声、空气动力噪声以及电气噪声等。

　　机械噪声：是由不平衡、机械碰摩以及结构共振产生，并通过轴、轴承、壳体向空间传播；空气动力噪声：是由气流脉动噪声和涡流噪声组成，气流脉动噪声是由于旋转的叶片周期性打击空间某固定空气质点而引起空气的压力脉动分量，产生相应的压缩脉冲而形成的；涡流噪声，也称紊流噪声，是一个宽频带的连续谱。涡流噪声是风机叶片在转动时，使在叶片后面的周围气体产生涡流，使空气发生扰动，形成压缩与稀疏的变化过程，当湍动气流中的压强脉动含有可听声频率成分 , 且强度足够大时 , 则辐射出噪声 [1,4-5] 。离心式压缩机空气动力性噪声是气流脉动噪声和涡流噪声共同作用、相互混杂的结果。其中以气流脉动噪声为主要噪声源，在宽频带上常常有一个或几个突出的峰值就是气流脉动噪声，一般超出连续部分 5 ～ 15dB 。

　　目前，很多拥有离心式压缩机的企业的工作条件都不能满足上述要求，当前国内外生产的离心式压缩机噪声一般都在 100dB 以上，严重影响正常的工作。噪声源识别是有效降噪的前提和基础。笔者根据离心式压缩机噪声的特点，对其噪声源分析与准确定位，以便为压缩机优化设计提供理论依据。

2　 噪声相干性分析

2.1 相干函数的基本概念

　　相干函数 [2-3] 是在频域上描述系统输入或输出的两个信号的相关程度的实值函数。系统的相干分析对应于频域中的相关分析。

　　相干函数是度量任意两个信号的因果程度的实值函数，可用来检测频响函数计算的有效性。在实际工程中，实测的输入输出两者的相干函数通常都小于 1 ，计算的有效性要求相应的相干函数值大于 0.75 。

　　笔者是利用双通道同时检测的噪声和振动信号进行相干分析，计算两者的相干程度，从而确定噪声源的位置。

2.2 常相干函数表达式

　　常相干函数是相干函数的基础 , 表达式为

　　　

 

3 　离心式压缩机噪声和振动测试

3.1 测点位置

　　采用双通道同时进行噪声和振动检测。以压缩机组中第二段的测点布置举例，由于压缩机组各段结构相似，故其它段的测点位置依此类推。图 1 是压缩机组二段噪声测点的俯视图。

3.2 等效连续 A 声级测试数据

　　检测压缩机组周围的等效连续 A 声级（水平测点位置距离压缩机组≥ 1m [6] ，单位： dB ）。

表 1 压缩机组周围 1 m 处等效连续 A 声级 dB

测点

1

2

3

4

5

6

7

等效连续 A 声级

101.4

103.1

103.4

103.9

103.8

103.2

103.2

测点

8

9

10

11

12

13

14

等效连续 A 声级

103.2

102.5

101.9

102.6

102.2

103.9

103.8

　　可见，生产现场的离心式压缩机组的噪声超过了 100dB ，找出其噪声源是噪声治理的当务之急。

4 噪声源分析

4.1 离心式压缩机噪声源分析

这里得到 k 的大小与压缩机某级叶轮的叶片数相吻合（数值误差≤ 5% ）。这样就找出本段压缩机缸体内的主要噪声源。

4.2 时、频域噪声源分析

　　利用 PDM 2000 测试数据采集仪，对正常工况下工作的压缩机组的振动和噪声信号进行双通道同时采样。振动测点在机壳上和进、出气口等位置；由于压缩机组外形尺寸大于 1 m ，故噪声测点距离机组 1 m ，并垂直于振动测点；采样频率为 25.6kHz ，分析频率为 10 kHz 。

　　下面是一个测点的振动和噪声的时域与频域信号。

4.3 相干分析

一组信号的功率谱如图 4 所示。

 

    研发投入破30亿全国布局五大项目

    受益于内外销售持续火热、出口形势转暖等多种利好因素的推动，近日，空调巨头格力电器交出了一份亮丽的三季度“红报”。

    据报告数据显示，格力电器在今年第三季度实现营业总收入191.52亿元，1-9月营业总收入达到442.97亿元，超过去年全年收入总额近17亿元“500亿元的年销售目标有望提前2个月完成。”

    业界人士向南都分析称，抛开节能惠民、家电下乡、以旧换新三项利好政策等客观条件外，“格力领先地位的确立还在于其掌握的核心科技与完备的产业链”。

    9个月完成去年全年营收

    仅仅用了9个月的时间，格力电器便完成了对2009年的全面超越。

    据格力电器公布的三季报数据显示，2010年1-9月公司获得销售收入及净利润分别为443亿元、29.4亿元，同比增长44.4%和43.7%。7-9月收入191.5亿元，同比增长80%，净利润13.2亿元，同比增长73%。

    家电内需增长、出口强劲回升等市场条件的转好是格力电器能够率先恢复增长的有力保障。据格力电器方面负责人向南都分析，由于家电以旧换新范围扩大以及县级市场需求放大，“格力的市场份额获得了明显的提升，出口表现相比2009年也颇为乐观。”

    在国内市场方面，格力电器自建的销售渠道优势发挥了巨大作用。据了解，在家电行业的终端零售市场上，格力电器是自建渠道的首创者，被称作“格力模式”。

    公开资料显示，格力电器目前已建立了超过10000家专卖店，渠道向下延伸的速度和广度不断加大，与全国市场形成全方位覆盖，为格力能始终保持市场占有率领先地位提供了强有力的渠道支撑。

    在出口市场上，据格力电器出口部负责人介绍，依靠绿色节能和自主创新，截至8月底，格力空调出口增长了80%，而后势头不减，预计9-12月的出口增长将超过110%，在美国、巴西、意大利、南非等当地市场，格力空调的增量均超过100%。

    上述负责人透露，在刚刚结束的第108届广交会上，格力空调的成交额超过了1亿美元“稳居各空调企业成交额排名的首位，成为本届广交会家电参展商的最大赢家之一。”

    今年研发投入或超30亿元

    在对今年三季报年报中对营业收入增长的原因进行解释时，格力电器特别指出了出口收入的增长。如果把“后金融危机时代，出口形势整体转好”作为客观因素，那么，“掌握核心科技”或许是格力领先于国内同类企业的“主观因素”。

    “我们要把空调做到极致。”是格力电器总裁董明珠常说的一句话。事实上，与目前国内空调制冷行业的绝大部分企业不同，格力电器摒弃了从技术引进到技术仿制的道路，一直坚持自主研发，掌握核心科技的道路。

　中国气象报通讯员薛志华报道 近日，内蒙古自治区包头市先后引进了新疆金风、瑞能北方、大连华锐等一批风电设备制造企业来包投资，预计到“十一五”末将实现年产200万千瓦风电设备的能力。

　　包头市发展风电产业具有区位、电网、原材料、交通、技术等方面的优势，本着“建设大基地、融入大电网”的原则，围绕打造“200万千瓦风电动力城”的目标，重点对风电进行规模化、集群化开发建设，实施风力发电和风机设备制造联动战略，扩大风电产业规模，提高风电在全市能源结构中的比重。

　　包头市将在风电场方面，建设巴音、满都拉、百灵庙、召河、珠日和、白云、红泥井、怀朔、兴顺西等9个风电场，规划总装机容量1210万千瓦。设备制造方面，适应风电场设备供需形势，按照突出重点、优化结构的原则，重点打造附加值高、竞争力强的风电配套部件，力争明年年底风电设备制造配套能力达到200万千瓦，实现风电完整产业链。

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