手藝丨氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)正在水泥行業(yè)的應(yīng)用

正在環(huán)保法律力度不竭加年夜，錯(cuò)峰出產(chǎn)常態(tài)化的布景下，水泥企業(yè)節(jié)能減排曾經(jīng)迫在眉睫。正在水泥出產(chǎn)中，風(fēng)性能耗龐大，約占總能耗的30%~35%。近兩年來(lái)，良多水泥企業(yè)正在技悔改程中，針對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)停止了進(jìn)級(jí)，將空氣懸浮風(fēng)機(jī)改換為高效節(jié)能的氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)。氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)放棄了保守鼓風(fēng)機(jī)所必須的增速齒輪、聯(lián)軸器、光滑以及冷卻電扇等零碎，從而晉升了產(chǎn)物的服從、工藝機(jī)能和運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，防止了樂(lè)音、振動(dòng)和燒毀光滑油等對(duì)于情況形成的兩次凈化，削減了設(shè)置裝備擺設(shè)保護(hù)任務(wù)量，浪費(fèi)了設(shè)置裝備擺設(shè)保護(hù)本錢。

1　氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)根基道理及特色

氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖1，它是一種應(yīng)用航空策動(dòng)機(jī)計(jì)劃經(jīng)歷開(kāi)發(fā)的全新觀點(diǎn)鼓風(fēng)機(jī)，其根基道理是經(jīng)由過(guò)程氛圍懸浮軸承支持以及變頻器節(jié)制的高速永磁同步電念頭間接驅(qū)動(dòng)同軸離心葉輪做功，輸入無(wú)油干凈氛圍。它具備供宇量年夜、運(yùn)轉(zhuǎn)顛簸、服從高、布局復(fù)雜、樂(lè)音低、占空中積小、分量小、使用年限長(zhǎng)、培修量小、不必光滑、氣體沒(méi)有會(huì)被油凈化等長(zhǎng)處，節(jié)能效益明顯。該產(chǎn)物首要涵蓋了氛圍動(dòng)壓箔片軸承、高速年夜功率永磁電念頭、高效氣動(dòng)零碎、變頻節(jié)制以及檢測(cè)監(jiān)視手藝等焦點(diǎn)手藝。

圖1　氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)照片

1.1　氛圍動(dòng)壓箔片軸承

氛圍動(dòng)壓箔片軸承是一種采納彈性元件作為支承的自感化式動(dòng)壓氣體軸承，與保守的剛剛性以及滾珠軸承比擬，具備轉(zhuǎn)速高、無(wú)凈化、磨擦功耗低、壽命長(zhǎng)、任務(wù)溫度規(guī)模寬、不變性好以及自順應(yīng)性強(qiáng)等諸多長(zhǎng)處，正在高溫制冷、航空航天和國(guó)防等范疇具備主要的應(yīng)用代價(jià)以及普遍的成長(zhǎng)遠(yuǎn)景[1]。氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)依托氛圍力場(chǎng)使轉(zhuǎn)子懸浮并連結(jié)高速運(yùn)行。這類軸承與保守的滾柱軸承分歧，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)展轉(zhuǎn)軸以及軸承之間不物理打仗點(diǎn)，不必光滑油，能量消耗低。為了庇護(hù)發(fā)動(dòng)遏制時(shí)的軸承概況，采納了低溫固體涂層，沒(méi)有需要保護(hù)，可持久運(yùn)轉(zhuǎn)，今朝可完成無(wú)端障20?000次啟停，按天天啟停一次計(jì)較，可運(yùn)轉(zhuǎn)54.79年。

1.2　高速年夜功率永磁電念頭

跟著永磁資料機(jī)能的不竭改進(jìn)以及進(jìn)步，出格是釹鐵硼、釤鈷永磁資料的熱不變性以及耐侵蝕性的改進(jìn)以及價(jià)錢的慢慢降低和電力電子器件的進(jìn)一步成長(zhǎng)，加之永磁電念頭研討開(kāi)發(fā)經(jīng)歷的慢慢幼稚，高速永磁電念頭的研討開(kāi)發(fā)進(jìn)入了一個(gè)新階段[2]。出格是因?yàn)檐娪眉捌揭捉眯枨笕遮呍黾?，?guó)際外針對(duì)于高速永磁電念頭的研討也慢慢深切。石家莊金士頓軸承科技無(wú)限公司按照國(guó)度環(huán)保請(qǐng)求及軍平易近交融的計(jì)謀需求，采納氛圍動(dòng)壓箔片軸承為支持停止了高速永磁電念頭為焦點(diǎn)的氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的研制、出產(chǎn)及發(fā)賣，今朝曾經(jīng)構(gòu)成了功率15~300 kW、轉(zhuǎn)速20?000~100?000 r/min，近50余種產(chǎn)物譜系散布。高速永磁電念頭正在轉(zhuǎn)子強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子零碎能源學(xué)、電磁計(jì)劃、冷卻零碎計(jì)劃與溫升計(jì)較、高速軸承和節(jié)制器的研制等方面具有很多慣例電念頭所沒(méi)有具備的特別關(guān)頭問(wèn)題，其計(jì)劃是一個(gè)集電磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)子強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子能源學(xué)、流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)等多物理場(chǎng)屢次迭代的分析計(jì)劃進(jìn)程[3]。氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)采納了高速直聯(lián)電念頭，與慣例的依托齒輪增速方式的風(fēng)機(jī)有素質(zhì)的差別。因?yàn)椴涣她X輪增速，年夜年夜削減了由于機(jī)器傳動(dòng)以及機(jī)器磨擦而發(fā)生的動(dòng)力耗損，年夜年夜晉升了服從。經(jīng)由過(guò)程變頻器調(diào)理電念頭轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)理風(fēng)量，精度較高。氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)主機(jī)如圖2所示。

圖2　氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)主機(jī)

1.3　高效氣動(dòng)零碎

葉片式流體機(jī)器中，能量轉(zhuǎn)換是正在帶有葉片的轉(zhuǎn)子及持續(xù)繞流葉片的介質(zhì)之間停止的。當(dāng)介質(zhì)可緊縮的時(shí)辰，介質(zhì)的能量應(yīng)包羅微觀的動(dòng)能及介質(zhì)的內(nèi)能。正在流體機(jī)器中，內(nèi)能與介質(zhì)的焓值緊密親密相干。介質(zhì)流過(guò)機(jī)械后焓值的轉(zhuǎn)變量，不只以及葉輪所做的功無(wú)關(guān)，并且與機(jī)械外部的熱力學(xué)進(jìn)程及熱量的傳送無(wú)關(guān)。為包管所需的能量頭，鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速凡是較高，這就必需思索到流動(dòng)的馬赫數(shù)對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)任務(wù)的影響和葉片正在向心力感化下的強(qiáng)度問(wèn)題。為避免鼓風(fēng)機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)作喘振，正在計(jì)劃時(shí)就要盡量使鼓風(fēng)機(jī)有較寬的不變?nèi)蝿?wù)地區(qū)。正在停止葉輪計(jì)劃時(shí)，采納較小的葉片進(jìn)口角，這類葉輪具備較寬的不變?nèi)蝿?wù)規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)坦或者陡降的機(jī)能曲線。別的，正在斷定鼓風(fēng)機(jī)的計(jì)劃點(diǎn)時(shí)，離喘振點(diǎn)有必然的間隔，普通請(qǐng)求喘振流量小于0.8倍的計(jì)劃工況流量。

1.4　變頻節(jié)制以及檢測(cè)監(jiān)視手藝

正在鼓風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)零碎結(jié)合任務(wù)時(shí)，普通請(qǐng)求鼓風(fēng)機(jī)的任務(wù)點(diǎn)正在計(jì)劃點(diǎn)上。但正在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中，因?yàn)橛脩粽?qǐng)求紛歧樣，鼓風(fēng)機(jī)任務(wù)點(diǎn)能夠有變更，這時(shí)候就需要挪動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)或者管網(wǎng)的任務(wù)點(diǎn)，以知足用戶請(qǐng)求。常用的調(diào)理方式有：（1）進(jìn)口節(jié)省；（2）出口節(jié)??；（3）采納可動(dòng)彈的葉片；（4）采納可動(dòng)彈的出口導(dǎo)葉；（5）采納可動(dòng)彈的擴(kuò)壓器葉片；（6）變速調(diào)理；（7）改動(dòng)臺(tái)數(shù)調(diào)理等。今朝氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)采納PLC與變頻調(diào)速節(jié)制零碎，PID主動(dòng)調(diào)理風(fēng)量風(fēng)壓，使風(fēng)機(jī)任務(wù)規(guī)模內(nèi)到達(dá)最經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。節(jié)制零碎對(duì)于轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓、風(fēng)量、溫度等停止自檢，具有防喘振以及報(bào)警主動(dòng)停機(jī)功用。

1.5　典范氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)測(cè)試

按照研制請(qǐng)求成立了高速永磁電念頭與氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)集成停止機(jī)能測(cè)試。驅(qū)動(dòng)零碎采納Vacon變頻器，電念頭轉(zhuǎn)速為34?200 r/min，殼體振動(dòng)峰值小于3 m/s2，定子溫升正在90 ℃之內(nèi)。經(jīng)測(cè)定電念頭服從為97.5%。風(fēng)機(jī)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)照片如圖三、圖4所示，振動(dòng)測(cè)試成果如圖5所示。

圖3　氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)氣動(dòng)測(cè)試照片

圖4　電念頭輸出電流波形

圖5　振動(dòng)測(cè)試

1.6　氛圍懸浮鼓風(fēng)機(jī)與空氣懸浮風(fēng)機(jī)的比照

空氣懸浮風(fēng)機(jī)屬于容積式鼓風(fēng)機(jī)，依托扭轉(zhuǎn)時(shí)葉片間的容積轉(zhuǎn)變將氛圍擠出機(jī)殼，實(shí)際上，若是轉(zhuǎn)子、機(jī)殼強(qiáng)度以及電念頭功率充足的話，其排氣壓力能夠一向增添?？諝鈶腋★L(fēng)機(jī)的另外一特色是其排氣流量只與其轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，正在排氣壓力有動(dòng)搖的時(shí)辰（峰值沒(méi)有跨越額外排氣壓力），只需轉(zhuǎn)速?zèng)]有改動(dòng)，流量根基上也是穩(wěn)定的。而這類使用工況正在水泥行業(yè)中最為罕見(jiàn)。

氛圍懸浮鼓風(fēng)機(jī)屬于離心式鼓風(fēng)機(jī)，有喘振以及梗阻兩種特征，正在這兩種地區(qū)內(nèi)是沒(méi)有許可運(yùn)轉(zhuǎn)的。針對(duì)于水泥廠的需求，正在明白所需流量的條件下，恒流量形式可順應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)壓力脈動(dòng)的工況，經(jīng)由過(guò)程裝置正在風(fēng)機(jī)出口處的流量傳感器，及時(shí)檢測(cè)風(fēng)機(jī)的進(jìn)口流量。當(dāng)排氣壓力發(fā)作轉(zhuǎn)變的時(shí)辰，以后轉(zhuǎn)速下的流量值亦會(huì)發(fā)作改動(dòng)，從而偏偏離設(shè)定的流量值，此時(shí)中控PLC便會(huì)按照流量偏偏離標(biāo)的目的，收回晉升或許降低轉(zhuǎn)速的指令，讓及時(shí)流量從頭回到設(shè)定流量。GF100/0.4機(jī)型機(jī)能曲線見(jiàn)圖6，正在鼓風(fēng)機(jī)許可運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)間內(nèi)，恒流量調(diào)理能夠籠蓋的壓力規(guī)模為20~40 kPa，流量規(guī)模為40~95 m3/min，所用工況正在該區(qū)間內(nèi)便可。

圖6　典范氛圍懸浮鼓風(fēng)機(jī)機(jī)能曲線

2　氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)正在水泥行業(yè)的應(yīng)用

水泥廠可使用氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)用于氣體保送、粉塵物料保送、煙氣脫硫等。今朝金士頓軸承科技無(wú)限公司的氛圍懸浮風(fēng)機(jī)曾經(jīng)正在北京金隅北水環(huán)?？萍紵o(wú)限公司、邯鄲金隅太行水泥無(wú)限義務(wù)公司、河北金隅鼎鑫水泥無(wú)限公司、河北金隆水泥團(tuán)體無(wú)限公司、淶水金隅冀東環(huán)?？萍紵o(wú)限公司、河南孟電團(tuán)體水泥無(wú)限公司、臨朐山川水泥無(wú)限公司、銅川威望特種水泥無(wú)限公司、平陰山川水泥無(wú)限公司等多家水泥企業(yè)應(yīng)用，并獲得了高度承認(rèn)。首要應(yīng)用的工序有一次風(fēng)機(jī)、窯頭/窯尾喂煤風(fēng)機(jī)、均化庫(kù)庫(kù)上風(fēng)機(jī)等。取代原本的磁懸浮風(fēng)機(jī)，設(shè)置裝備擺設(shè)運(yùn)轉(zhuǎn)工況為進(jìn)口升壓25~120 kPa，單機(jī)最年夜風(fēng)量300 m3/min。抽取的典范節(jié)能數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，應(yīng)用工況照片見(jiàn)圖七、圖8。

表1　頭煤風(fēng)機(jī)節(jié)能比照數(shù)據(jù)

圖7　均化庫(kù)庫(kù)上風(fēng)機(jī)

圖8　窯頭送煤風(fēng)機(jī)

3　竣事語(yǔ)

氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)是一種高效節(jié)能的新型環(huán)保離心鼓風(fēng)機(jī)，憑仗節(jié)能、低樂(lè)音、無(wú)油、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、操縱保護(hù)簡(jiǎn)潔以及半永遠(yuǎn)壽命等劣勢(shì)，將成為將來(lái)最節(jié)能的流體設(shè)置裝備擺設(shè)之一 。金士頓公司是繼韓國(guó)迷信手藝研討院以后天下上第兩家自立研發(fā)作產(chǎn)氛圍懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的企業(yè)，沖破了韓國(guó)長(zhǎng)達(dá)13年的手藝把持，可正在水泥、食物、污水、化工等范疇普遍使用，完成節(jié)能目標(biāo)。

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