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冷卻塔風機的節(jié)能及安全控制分析

1風機節(jié)能控制器的分析
    提出風機節(jié)能控制管理的目的，是實現風機運行閉環(huán)自動控制。根據生產的需要預先設定供水溫度，由氣候氣象環(huán)境對水溫的影響、系統(tǒng)換熱條件的改變對水溫的影響，用溫感探頭的實測值及時反應出來，最終通過調控降溫設備的能耗來穩(wěn)定供水溫度，實現自控節(jié)能。
    通常認為，“變頻調速技術”是完成上述過程的理想方法。但變頻調速技術在循環(huán)水冷卻塔風機控制上的運用存在如下局限性和缺陷：
    ①“變頻調速技術”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(平均運行效率不足90%)影響節(jié)能效果。
    ③變速運行造成風扇葉片攻角改變(迎風角)，風機脫離工作點運行使效率降低。
    ④電機脫離額定轉速的低速運行，以及轉速、扭矩、功耗之間的非線性關系，也使電機的運行效率大為降低。
    ⑤變頻調速系統(tǒng)價格較為昂貴(每千瓦1000元左右)，新建工程和老設備改造都需較大投入。
    ⑥設計上還必需考慮變頻調速器運行在某些特定轉速時的破壞性共振問題，和變頻調速器產生強電磁污染對其它儀表的干擾等問題。
    2風機安全監(jiān)控器分析
    提出風機安全監(jiān)控管理的目的，是為了自動檢測出振動、油溫、油位的變化數值，并進行顯示和記錄，同時對檢測值超限的風機進行報警和停機，以求達到風機安全平穩(wěn)運行的目的，減少甚至杜絕風機損壞事故的發(fā)生。根據現場管理的實際情況，確定了“風機振動”、“滑油油溫”、“減速箱油位”3個參數是保證風機安全最重要的運行參數[3]。又確定了“測量范圍”、“測量精度”、“巡檢時間”等共15項設計參數進行研發(fā)制作。該系統(tǒng)于1993年9月在循環(huán)水場得到首次試用，命名為“KR-939風機安全監(jiān)控器”。
    該系統(tǒng)運用了多參數組合探頭技術、數字指令編碼技術和計算機網絡管理技術。三參數組合探頭安裝于風機減速箱泊尺固定座上，其探桿直接插入滑油中，將減速箱內的油溫、泊位及設備振動值直接轉換為電信號，并遠傳至控制室內的風機安全監(jiān)控器。每臺安全監(jiān)控器可以用一條四芯電纜掛接8只組合探頭，對8臺風機的運行參數進行實時監(jiān)控，同時完成數字顯示。超限報警、超限停機等多相功能。經過了多次的試驗和改型設計，目前已經成功運用于設備生產現場，各項參數達到了預定的設計要求。
    3實現計算機聯網控制分析
    上面介紹的兩種測控系統(tǒng)，可以通過一條四芯通訊電纜(RS-422標準串行接口)與1臺管理計算機連接，計算機可以是通用型PC機或工控機。當配備相應的組態(tài)化監(jiān)控管理軟件(DCS-900軟件)，即可與多臺KR-933、KR-939監(jiān)控器實現聯網控制。與計算機聯網后的風機監(jiān)控器增加了如下功能：
    ①同時監(jiān)控網內所有控制器的測量參數，實現綜合管理。
    ②修改網內各控制器的設定參數。
    ③根據各控制器運行參數變化實現系統(tǒng)優(yōu)化管理。
    ④進行歷史數據及圖形的記錄，幫助分析，方便查詢。
    4風機管理研究的效果分析
    4.1風機運行節(jié)電效果明顯
    以安裝了KR-933的第二循環(huán)水場為例，使用KR-933節(jié)能控制器的節(jié)能效果。最初現場試用KR-933節(jié)能控制器的第三循環(huán)水場，在1993年風機負荷較重的6，7，8，9這4個月內，耗電量與1991，1992年同期相比，節(jié)電量178533kW·h，若以0.45元/(kW·h)計算，這4個月共節(jié)約用電費7.92萬元；而第三循環(huán)水場安裝節(jié)能控制器的費用只有4.36萬元，可見投入的費用只需設備運行幾個月就能收回。
    4.2保證風機安全運行
    根據現場經驗，處于完好狀態(tài)下的風機，其油溫、油位、振動曲線的特征如下：
    ①油溫曲線：從開、停機時刻起逐漸升、降，約1h左右變成一條近似直線的平滑曲線。
    ②泊位曲線：無論是否開機，都應近似一條水平的直線。
    ③振動曲線：開機狀態(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大型風機不適合應用KR-933節(jié)能控制器
    對于大功率少機組風機的循環(huán)水場，由于每開停1臺風機，都會對水溫產生很大的影響。因而，應用KR-933風機節(jié)能控制器無法正常穩(wěn)定控制水溫。如第六循環(huán)水場共有3臺直徑8.53m、功率160kW的風機，假設安裝風機節(jié)能控制器，在設定溫度速率允差。溫度允差、執(zhí)行周期等參數時，必然產生極大的矛盾，很難選擇出適當的參數值，最終也達不到節(jié)能降耗的目的。這種情況下的風機管理，比較適合采用自動變頻調速系統(tǒng)進行控制管理。目前也正在進行這方面的準備工作。
    5.2KR-939安全控制系統(tǒng)的油位測量技術還有待改進
    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，由于受惡劣條件的影響，較容易出現熱絲結垢、滑油含水造成斷絲故障。若探頭檢修不及時，還需要進行人工上塔巡檢實測。
    加強風機的科學現代化管理，還應在現有的基礎上不斷改進。

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