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车间负压风机_大型高炉鼓风机组风机的国内外发展史-化工设备知识

大型高炉鼓风机组 ????高炉鼓风机是冶金行业高炉炼铁生产工艺系统中的动力供风关键设备。大型高炉鼓风机组是指为4000m3以上大型高炉配备的动力供风设备,包括大型鼓风机、自控系统、电控系统及驱动机等。大型鼓风机风量可达到7000~10000Nm3/min,驱动功率可达到30000~60000kW。 ????大型高炉鼓风机均采用高效率、低能耗的全静叶可调轴流式压缩机,这种压缩机属于高技术密集型透平机械,涉及气体动力学、机械、振动、强度、材料、铸造、控制等几十个专业。作为大型高炉的动力供风设备,全静叶可调轴流式压缩机的安全可靠性、能耗、调节范围、噪音等参数是衡量其技术先进与否的关键。 ????随着我国经济建设中环保、节能战略的推进,高炉大型化成为冶炼行业的发展方向,中国在建和拟建的4000~5500 m3大型高炉将在10座以上,对大型高炉鼓风机组国产化提出了紧迫要求。陕西鼓风机(集团)有限公司上世纪从原瑞士SULZER公司引进了世界先进的静叶可调大型高炉鼓风机技术,并不断创新发展。目前,陕鼓已设计制造出524台套各类型轴流压缩机,其中408台套用于高炉鼓风,并有8台套出口国外,中国市场占有率达到95%以上,并创造世界年产量90台套的世界记录。陕鼓目前已具备设计制造大型高炉鼓风机的能力,已经设计制造的最大轴流压缩机,完全可以满足4000~5500m3大型高炉鼓风机风量和风压等要求。 ????世界上已经建成4000~5500 m3大型高炉20座,其中国外16座,国内4座,目前,为其配套大型高炉鼓风机组均为国外厂商,主要是德国的MAN 公司、日本三井造船公司等。 相关文章

风机的国内外发展史-化工设备知识
    顾名思义,风机也就是造风、送风的机械。风有自然风和机造风之别。前者的能量和威力很大很大。 
  18世纪初,在欧洲发生过一次大风,曾将25万株树连根拔了出来,这次大风在几秒钟内发出的功率,超过了735万千瓦之多。1978年4月10日,在中国新疆哈密西部的红柳车站,一阵大风使三节重4.4万公斤的货车,在一声巨响中,象玩具似的翻下了路基。至于沿海地区年年发生的台风,它的威力和给人们造成的伤害就更大了。自然风是 大气层中空气对流的一种自然现象,也就是 由于空气的温度和密度发生了变化,而产生压力差别,即是压力高的空气向低压力区域流动而来的。风里含有一种能量,叫做“风能”。风能和天然气、石油、煤炭、水力、海洋能、太阳能、地热一样,也是能源中的一个分支。衡量风能大小的尺子是“风压”,风压的大小与风速的平方成正比,风速大,风压亦大,风速小,风压亦小。英国人蒲福于 1905年,以风速的大小做尺子,把“风”分成以0~12级的13个等级,称为“蒲福风级”,每个风级取有名字从低到高,即:静风、软风、轻风、微风、和风、劲风、强风、大风、烈风、狂风、暴风、飓风。该风力等级很方便人们识别风的大小,静风的风速低于0.2m/s,飓风的风速在32.7~36.9m/s,这级风有着非常大的摧毁力。1946年以来,风力等级又增加到18个等级、从13~17级的风速是可以用仪器测量时才用之。17级的风速为36.1~61.2m/s。对于风机来说,只要测出它的风速是多少,就可知道这个风机能造出几级风了。
  一般三级自然风就可推动风车发出电来。科学家预测了一个数字:地球表面上所接受的太阳能中大约有1.5%~2.5%变成为大气层中的风力,在整个大气层中的总风力约为3亿亿kw,即全年大约有26万亿亿kw?h的能量。可以用来发电的风能又至少有10~100亿kw之多,生产车间降温设备,比全世界可利用的水力发电资源还要大出4倍;全世界每年燃烧煤所获得的能量,也只有风力在年内所提供能量的三千分之一。
  那么,机造风的能力又如何呢 ?这就是本文要谈的中心内容。至于造风的风机又是怎样产出和发展的呢?下面就来追踪溯源。 

  (一)风机鼻祖出神州 

  在我国古代也就是在商代、西周之前,就发明了一种强制送风的工具,名叫鼓风器,主要用于冶铸业。4800年以前,我国就能制造青铜器 —— 铜刀;商代早期的铜爵,有的壁厚仅2mm;商代中期已使用锡青铜和铅青铜两种合金,能铸造重80kg的大鼎.商代后期,青铜冶铸业臻于鼎盛.我国早在春秋时代就已发明了铸铁技术。公元前14至前ll世纪的殷代时期,已开始运用了退火处理的热处理技术。在商代中朝,公元前14世纪,我国用陨铁制造武器,已采用了加热锻造工艺,所有这些工艺技术的发明、创造和用之于生产,都和送风工具鼓风器分不开的。 

  洛阳出土的西周铸炉壁残块上已发现有通风口,依时代不同,鼓风器的部件结构也不尽相同。早期是用牛皮或马皮制成的一种皮囊,古时称之为橐。外接风管,利用皮囊的胀缩来实现鼓风。最初是单囊作业,在山东滕县出土的汉代冶铁画像中可看出它的操作情形。 

  在战国时期或者更早些时,我国出现了多橐并联或串联的装置,汉代称之为“排橐”。北宁时期又发明了木风扇。从元代王祯于1313年所著《农书》中的卧式水排图和《熬波图》来看,它的外形好像一个木箱,是利甩箱盖启闭来实现鼓风的。 

  在1634年明代宋应星著的古代科技名著《天工开物》中记载有木风箱,它是古老的活塞式鼓风器,一直沿用至今,可称之为现代往复式压缩机的鼻祖。木风箱两端各设有一个进风口,口上设有活瓣。箱侧设有一风道,风道侧端各设一个出风口,口上亦装有活瓣。通过伸出箱外的杆,驱动活塞往复运动,促使活瓣一启一闭,以达到鼓风的目的。木风箱的动力有人力和水力等。 

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收录时间:2011年01月06日 02:07:50 来源:ccen 作者:


  

  风机的寿命一般可以达到20年。但大部分风机的质保范围只是风机整个运行寿命最初的两到五年。随着风机系统的老化,未必所有的风电场业主都做好了对风机进行维护的准备。其中部分情况是缺乏维护工作所需的技术人员。况且即使配备了满足风电场日常维修要求的技术人员,计划外的维护还是会明显影响到风电场的收入。
  风电场业主、工程师、技术人员和风机制造商可以通过这样一种方法来降低计划外维护的风险,即考虑采用那些维护要求低的、甚至能提前告知何时会失效的部件。听上去有些不切实际,但事实并非如此。
  体形虽小,作用不小
  纤维刷滑环就是这样一种产品。尽管在总成本和风机设计中只是微不足道的一小部分,但滑环对运行起着关键作用。滑环安装在风机机舱罩中,通常用于提供变桨功率和控制所需的电气信号和能量。滑环通过一个旋转的接口输送电功率和信号。

                                                              ,车间负压风机;                                穆格WP6808型滑环
  滑环的工作原理:滑动触点通过滑环总成里的旋转接口传输电气信号和能量。电刷(或接触电刷)在旋转的滑环上滑动,并在其旋转过程中保持不间断接触。这就是说,为确保正确无误的电气信号传输,静止的的电刷和旋转的滑环之间需要有“金属间的接触”。
  纤维刷滑环能够为风机业主提供至少1亿转次的工作寿命而无需维护,这意味着在风机20年的工作寿命中技术人员可能仅需拆换滑环一次。但并不是所有的滑环都能达到这个要求。实际上,要了解滑环总成的设计和结构才能评估它们的维护需求。

                       穆格AC7008型滑环
  市场分类
  市场上约有百分之十的风机滑环是纤维刷滑环,这种滑环只需要很少量的维护。大部分(约60%)滑环是由复合金属电刷制成,一般是金属和石墨烧结而成的导电块。即使这种复合金属刷滑环如其制造商所声称的具备高达7500万转次的工作寿命,它们也需要频繁的维护。剩余30%的风机滑环采用单线贵金属电刷(通常由黄金制成)。复合金属电刷滑环和单线电刷滑环所需的维护量都远远大于纤维刷滑环。
  原因在于:复合电刷的设计即是优先磨损电刷以避免滑环磨损,且需要足够长的电刷才能最大限度地延长电刷更换周期。在大功率及/或高可靠性滑环应用中,这种材料面临三方面的挑战:
  1)运行中产生的磨屑有导电性、研磨性、呈粉末状,需定期清理;
  2)这种电刷材料对湿度十分敏感,若相对湿度低于15%或高于85%,会造成其磨损不均;
  3)当用于信号级电路时,这些复合电刷会占据大量空间。
  单刷金属电刷滑环相比复合电刷设计的优势,首先在于磨屑较少,另外则是用于信号电路时容量更高。但单线金属电刷系统也存在缺点:
  1)单刷相对较小的尺寸导致载流能力有限;
  2)比如:大部分黄金与黄金间的触点需要润滑,而始终保持充分的润滑十分困难。
  目前市场中开始出现动力电路采用石墨/金属电刷、信号电路采用黄金单丝电刷的滑环设计。在滑环总成转数要求低的应用中,这种“混合使用”能够达到可接受的结果。但是在同一总成中混用“石墨/金属”和“黄金接触黄金”的电刷会使风机运行不可靠。石墨/金属磨屑会污染金信号触点,并产生研磨性金属粉,尤其是存在会导致信号电路过早失效的触点润滑油的时候。
  纤维刷的设计是将多条金属纤维丝捆扎成致密的多纤维“刷子”。一般情况下,这些纤维是与单线设计相当的贵金属材料,且电刷运行所在的滑环也外镀贵金属。贵金属的使用防止了触点上产生氧化物和覆盖层,同时确保了极小的接触力。接触力小降低了磨损速度,因而电刷产生的磨屑几乎可以忽略。而且多条金属纤维能够提供优良的导电性和很高的电流密度,工程师可以将纤维刷用于动力和信号两种电路。
  做出转变
  将复合金属电刷滑环和单刷金滑环更换为纤维刷滑环十分简单。但是一些风机业主对于是否用纤维刷滑环代替现有的滑环技术犹豫不决,这是因为他们怀有“尝试新技术要承担风险”的想法。对于仔细考查过纤维刷滑环技术的人而言,他们会发现选择一种几乎不用维护的部件,实际上就已经消除了风险也不需要进行维护。
比如,纤维刷触点对于风机机舱内环境的敏感度远低于其它滑环触点技术。保护这些纤维刷滑环的防护外壳符合包括IP65(属于保护设备防水防尘的标准)在内的各种标准。而且由于纤维刷触点不需要润滑,它们对低温和高温的承受能力都很强。纤维刷设计已经证明能够适应低至?55°C和高达+80°C的温度。而且纤维刷还能够在0%到100%的相对湿度(RH)下运行。相比之下,复合电刷要求湿度在15%到85%之间才能可靠运行。
  许多风电行业的相关人士知道很多部件存在可靠性问题。而且现在对运行中导致部件故障的原因也有了更深刻的认识。但是滑环技术(包括纤维刷滑环在内)尽管有先进的设计和性能,依然被许多风电场业主所忽视。
  最初,大型风机制造商使用的是能在触点产生金属、石墨磨屑的复合电刷。为解决复合触点产生的金属粉末和磨屑,制造商转而采用黄金触点。纤维刷滑环在这些设计基础上做出了改进。但在许多情况下,风电场业主仍然沿用老式的滑环更换,甚至需要一年一换。他们仍然从原厂购买相同的设备。而这种做法又延续了一个不必要的维护和更换周期。
  实际上,如果作为风机定期计划维护的一项要求,将滑环更换为免维护的纤维刷技术只需30分钟即可完成。对于拥有、设计、运行和维护风机的人来说,纤维刷技术意味着减少了风电场正常运行时间的一个计划外维护问题。
  Glenn Dorsey是专业工程师,穆格元器件集团(穆格公司下属事业集团)副总裁。穆格公司是世界领先的精确控制部件和系统的设计商、制造商、集成商。
  本文来自《North American Clean Energy(北美清洁能源)》杂志


        
  关于穆格工业集团
  穆格公司工业集团设计、制造高性能运动控制解决方案产品和系统,为塑料、金属成型、发电、测试以及仿真等各种工业应用提供集电动、液压、电液混合技术与专业咨询于一体的支持服务。我们帮助那些性能驱动型公司设计、开发其下一代机器。穆格工业集团(2008财年)的销售额为5亿3千2百万美元,集团在全球33 个国家和地区设有分公司,是穆格公司(NYSE:MOG.A 和 MOG.B)的一部分。穆格公司2008年的销售额为19亿3百万美元。请浏览网站 .cn了解更多详情。
  穆格中国建立于1997年,在上海、北京、广州和香港设有工厂和办事处。2007年3月,穆格在上海的新工厂投入运营,进一步加强其在中国的生产、工程、销售和售后服务能力,为中国客户及在中国有业务的全球客户提供全面的系统解决方案。



高压功率变频器在辽源热电厂锅炉引风机上的应用
    辽源热电有限责任公司 宋利宇 于长胜

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一、概述
  辽源热电有限责任公司共两台100MW汽轮发电机组,总装机容量200MW,主机、主炉设备,全部从俄罗斯引进,辅机为国产设备,第一台发电机组于2000年12月并网发电,第2台发电机组于2001年10月并网发电。
  厂内建有一座220KV变电站,两台发电机所发电量,除厂用外,通过两条220KV线路送进系统。两台机组相继投产后,厂用电率居高不下,占发电量的13%左右。因此,在2000年初,公司领导班子决定,一定要在节能降耗和新厂稳定生产上下大功夫,花大气力,在稳定生产和节能降耗方面做好工作。
  高压变频技术随着功率元器件耐压等级的进步和计算机应用技术的日趋成熟,在电厂的应用已相当普遍,节能效果及控制水平已被电力系统所熟悉。但在高电压、大功率的设备上应用,我公司之前没有尝试,省内一些兄弟单位一样没有应用过,基本没有这方面的经验。
  在2002年初,我们组织专业职员对国内外高电压、大功率的变频器这一新技术进行了考查、论证。既考察了国产的高压大功率变频器应用情况,也考察、论证了进口的高电压大功率的变频器应用业绩。最后得出结论:国产高电压、大功率变频调速装置,完全能够适应我公司设备,具体如下几点:
  1、 产品备件采购方便。
  2、 售后服务及时、周到。
  3、 变频器计算机软件全部汉化,人机界面比较友好,易于把握。
  4、 国产大功率变频器应该说不比进口的性能差,有的方面还优于进口的变频器。如一些进口的变频器上,工控机还是一些16位的单片机控制,且显示器全部是英文代码显示,既不直观又不易把握。
  5、 造价比进口的低:公司决定在2号炉两台引风机上进行高压变频改造,并作了性能及价格的比较。
    通过招标形式,我公司选用了北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A06/130型高压变频器两台,于2002年6月28日签订了技术协议。设备于2002年8月到货并开始安装、调试,9月10日正式投进运行,现已累计运行2个多月,各运行参数均正常,与原有DCS系统接口通讯,方便远方控制及就地操纵,方便可靠,而且节能效果十分明显。
二、改造过程及控制方式的选择
  我公司2号炉及引风、变频器技术数据如下:
  1、 锅炉
型号:E-420-13.7-560KT   饱和温度:346℃
额定蒸发量:420 t/h        给水温度:228℃
汽包工作压力:15.7Mpa       排烟温度:138℃
过热器出口蒸汽温度:560℃
厂家:俄罗斯西伯利亚动力机械公司
  2、 引风机电动机
电机型号:Y1000-8/1180
额定电压:6000V
额定功率:1000KW
额定电流:119A
额定转速:743r/min
尽缘数级:F级
接线方式:Y接
制造厂家:沈阳电机厂
  3、 2号炉1、2号引风机变频器设置
变频器型号:HARVEST-A06/130
输出电压:0-6000V
额定电流:130A
输出频率:0.5-50HZ连续可调
制造厂家:北京利德华福电气技术有限公司
  火力发电厂锅炉引风机是锅炉助燃的主要部分,将锅炉燃烧产生的高温烟气经静电除尘器、烟囱排除的动力设备。在锅炉燃烧负荷变化时,保证炉堂负压、烟气氧量及相应汽温、汽压,需要及时的调整吸风量。以前2号炉引风机采用调整引风机档板,靠节流损失改变吸风量,浪费了大量的电能。采用高电压大功率变频器来控制引风机的吸风量,只是通过改变电机转速n来实现的。由转速公式可知 :
       n=60f *(1-S) /2P
其中:S- 转差率
   n- 转子实际转数(r/min)
   f -电流频率
   2p-电机的机对数
  可见,只要改变电机的电流频率f,就可以实现电机的转速调节,高电压大功率变频器通过控制IGBT(尽缘栅双极型电力场效应管)的导通和关断,使输出频率连续可调。而且是随着频率的变化,输出电流、电压变化及功率变化,即达到了负荷大时转速大,输出功率大,负荷小时转速小,输出功率也小,因此变频器的节能是最科学公道的。
  为了使引风机在变频器故障时也能够运行,变频器设置了手动工频旁路功能,即当变频器故障时使电机脱离变频器,将引风机转到工频状态继续运行。如下图:

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   高压变频调速系统

  我们在选用工频旁路系统时,没有采用自动工频旁路系统,是由于自动工频旁路系统要采用真空接触器,原件较多,因此,故障点要多,轻易引发吸风机故障。
  在与原DCS操纵系统接口时,因高压变频器的各控制信号及故障信号的输出是标准的数字信号(开关量)和模拟信号(4-20mA电流源信号),因此与DCS系统可直接连接,接口连接十分方便。
  高压大功率变频器是成套设备,安装时、调试周期短。我们在2号炉1、2号引风机变频器改造过程中,从设备到货,到安装调试投进运行仅用了二十几天。也可以在设备运行时,先安装变频器,在变频器空载状态下,先调试完毕,再寻找锅炉检验的机会,将电机一次电缆敷设到位,待接引完毕后进行带负荷调试,这样就可进一步的节省时间。
三、经济效益对比
  我们在2号机组即行风机变频改造前,电热力试验组进行了改前试验,投进运行后再重新试验进行节能对比(具体见试验报告)。
  通过上述对比可以看出,变频器改造后引风机的单机节电要比改造前单机的电耗明显降低。每度电按0.2元计,年运行小时数按7000小时计,年可节约电量3403392.3kwh,年节电费68.068万,两台变频器投资为284万元,可看在4年内收回本钱。
  以上为我公司在2号炉引风机上采用高电压大功率变频调速装置的一些体会,有不妥之处请批评指正。



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