風(fēng)機包括通風(fēng)機、透平鼓風(fēng)機、羅茨鼓風(fēng)機和透平壓縮機,詳細劃分為離心式壓縮機、軸流式壓縮機、往復(fù)式壓縮機、離心式鼓風(fēng)機、羅茨鼓風(fēng)機、離心式通風(fēng)機、軸流式通風(fēng)機和葉氏鼓風(fēng)機等八大類。
一、離心式壓縮機
離心式壓縮機是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(即透平式壓縮機)。在離心式壓縮機中,高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用,以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用,使氣體壓力得到提高。早期,由于這種壓縮機只適于低,中壓力、大流量的場合,而不為人們所注意。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,各種大型化工廠,煉油廠的建立,離心式壓縮機就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機器,而占有極其重要的地位。隨著氣體動力學(xué)研究的成就使離心壓縮機的效率不斷提高,又由于高壓密封,小流量窄葉輪的加工,多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功,解決了離心壓縮機向高壓力,寬流量范圍發(fā)展的一系列問題,使離心式壓縮機的應(yīng)用范圍大為擴展,以致在很多場合可取代往復(fù)壓縮機,而大錦工擴大了應(yīng)用范圍。
有些化工基礎(chǔ)原料,如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等,可加工成塑料、纖維、橡膠等重要化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)這種基礎(chǔ)原料的石油化工廠中,離心式壓縮機也占有重要地位,是關(guān)鍵設(shè)備之一。除此之外,其他如石油精煉,制冷等行業(yè)中,離心式壓縮機也是極為關(guān)鍵的設(shè)備。我國在五十年代已能制造離心式壓縮機,從七十年代初開始又以石油化工廠,大型化肥廠為主,引進了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機,取得了豐富的使用經(jīng)驗,并在對引進技術(shù)進行消化、吸收的基礎(chǔ)上大大增強了自己的研究、設(shè)計和制造能力。
性能特點:
優(yōu)點:
離心式壓縮機之所以能獲得這樣廣泛的應(yīng)用,主要是比活塞式壓縮機有以下一些優(yōu)點。
1、離心式壓縮機的氣量大,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,重量輕,機組尺寸小,占地面積小。
2、運轉(zhuǎn)平衡,操作可靠,運轉(zhuǎn)率高,摩擦件少,因之備件需用量少,維護費用及人員少。
3、在化工流程中,離心式壓縮機對化工介質(zhì)可以做到絕對無油的壓縮過程。
4、離心式壓縮機為一種回轉(zhuǎn)運動的機器,它適宜于工業(yè)汽輪機或燃汽輪機直接拖動。對一般大型化工廠,常用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動工業(yè)汽輪機作動力,為熱能綜合利用提供了可能。但是,離心式壓縮機也還存在一些缺點。
缺點:
1、離心式壓縮機還不適用于氣量太小及壓比過高的場合。
2、離心式壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)較窄,其氣量調(diào)節(jié)雖較方便,但經(jīng)濟性較差。
3、離心式壓縮機效率一般比活塞式壓縮機低。
二、軸流式壓縮機
軸流式壓縮機是屬于一種大型的空氣壓縮機,最大的功率可以達到KW,排氣量是20000m3每分鐘,它的壓縮機能效比可以達到百分之90左右,比離心機要節(jié)能一些。它是由3大部分組成,一是以轉(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡稱轉(zhuǎn)子,二是以機殼和裝在機殼上的靜止部件為主體的簡稱定子(靜子),三是殼體、密封體、軸承箱、調(diào)節(jié)機構(gòu)、聯(lián)軸器、底座和控制保護等組成。軸流式壓縮機也屬于透平式或速度式壓縮機,煉油廠多選用作催化裂化裝置的主風(fēng)機。
性能特點:
效率較高,單機效率可達86%~92%,比離心式壓縮機高5%~10%,單位面積流通能力大,徑向尺寸小,適宜流量大于1500m3/min的場合,單級壓力比較低,單缸多級壓力比可達11,與離心式壓縮機相比,靜葉不可調(diào)試式軸流壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū)較窄,在恒定轉(zhuǎn)速下,流量變化相對較少,壓力變化較大。此外,結(jié)構(gòu)較為簡單,維護方便。因此,軸流壓縮機對于中、低壓、大流量,且載荷基本不變的情況較為理想。全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機可以擴大壓縮機的穩(wěn)定工況區(qū),彌補了靜葉不可調(diào)式軸流壓縮機的不足,而且可以提高壓縮機的效率,降低起動功率。目前,煉油廠主要用全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機。
三、往復(fù)式壓縮機
曲軸帶動連桿,連桿帶動活塞,活塞做上下運動?;钊\動使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化,當(dāng)活塞向下運動的時候,汽缸容積增大,進氣閥打開,排氣閥關(guān)閉,空氣被吸進來,完成進氣過程;當(dāng)活塞向上運動的時候,氣缸容積減小,出氣閥打開,進氣閥關(guān)閉,完成壓縮過程。通?;钊嫌谢钊h(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙,氣缸內(nèi)有潤滑油潤滑活塞環(huán)??恳粋€或幾個作往復(fù)運動的活塞來改變壓縮腔內(nèi)部容積的容積式壓縮機。目前往復(fù)式壓縮機主要是活塞式空壓機,化工工藝壓縮機,石油,天然氣壓縮機,為主,而活塞式空壓機現(xiàn)在主要向中壓及高壓方向發(fā)展,這個是螺桿機,離心機目前無法達到的一個高度。
性能特點:
由于設(shè)計原理的關(guān)系,就決定了活塞壓縮機的很多特點。比如運動部件多,有進氣閥、排氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、軸瓦等;比如受力不均衡,沒有辦法控制往復(fù)慣性力;比如需要多級壓縮,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;再比如由于是往復(fù)運動,壓縮空氣不是連續(xù)排出、有脈動等。
優(yōu)點:
1、熱效率高、單位耗電量少
2、加工方便 對材料要求低,造價低廉
3、裝置系統(tǒng)較簡單
4、設(shè)計、生產(chǎn)早,制造技術(shù)成熟
5、應(yīng)用范圍廣
缺點:
1、運動部件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,檢修工作量大,維修費用高
2、轉(zhuǎn)速受限制
3、活塞環(huán)的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動方式使效率下降很快
4、噪音大
5、控制系統(tǒng)的落后,不適應(yīng)連鎖控制和無人值守的需要,所以盡管活塞機的價格很低,但是也往往不能夠被用戶接受。
四、離心式鼓風(fēng)機
在設(shè)計條件下,風(fēng)壓為15kPa~0.2MPa或壓縮比e=1.15~3的風(fēng)機叫鼓風(fēng)機,有兩個或更多葉輪串聯(lián)組成的離心鼓風(fēng)機叫多級離心鼓風(fēng)機,(相鄰葉輪之間必須有導(dǎo)葉連接)。多級離心鼓風(fēng)機廣泛應(yīng)用于各種冶煉高爐及化鐵爐鼓風(fēng)、洗煤跳汰機配套、礦山浮選、污水曝氣、化工造氣等需要輸送空氣的場合,亦可用于輸送其它特殊氣體。
性能特點:
該系列鼓風(fēng)機具有效率高、噪聲低、運行平穩(wěn)、絕無脈沖、穩(wěn)定區(qū)域廣、輸送的氣體清潔、干燥且無油,易損件少和安裝、操作、維護簡便等特點。
五、羅茨鼓風(fēng)機
羅茨鼓風(fēng)機系屬容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機。這種壓縮機靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合。轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積,在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過程中從吸氣口帶走氣體,當(dāng)移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時,因有較高壓力的氣體回流,這時工作容積中的壓力突然升高,然后將氣體輸送到排氣通道。兩轉(zhuǎn)子互不接觸,它們之間靠嚴密控制的間隙實現(xiàn)密封,故排出的氣體不受潤滑油污染。下側(cè)兩“鞋底尖”分開時,形成低壓,將氣體吸入;上側(cè)兩“鞋底尖”合攏時,形成高壓,將氣體排出。
性能特點:
其最大的特點是使用時當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時流量之變動甚微,壓力選擇范圍很寬,具有強制輸氣的特點。輸送時介質(zhì)不含油。結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、使用壽命長、整機振動小。羅茨鼓風(fēng)機輸送介質(zhì)為清潔空氣,清潔煤氣,二氧化硫及其他惰性氣體,特殊氣體行業(yè)(煤氣、天然氣、沼氣、二氧化碳、二氧化硫等)及高壓工況的首選產(chǎn)品。鑒于具有上述特點,因而能廣泛適應(yīng)冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材行業(yè)。
與離心風(fēng)機的區(qū)別比較大:
?、惫ぷ髟聿煌?,離心風(fēng)機用的是曲線風(fēng)葉,靠離心力將氣體甩到機殼處,而羅茨風(fēng)機用的是兩個8字形的風(fēng)葉,它們間的間隙很小,靠兩個葉片的擠壓,將氣體擠至出氣口。
?、灿捎诠ぷ髟聿煌?,一般它們的工作壓力不同,羅茨風(fēng)機的出氣壓力比較高,而離心風(fēng)機比較小。
?、筹L(fēng)量不同,一般羅茨風(fēng)機用在風(fēng)量要求不大但壓力要求較高的地方,而離心風(fēng)機用在壓力要求低,風(fēng)量要求大的地方。
⒋制造精度不一樣,羅茨風(fēng)機要求的精度很高,對裝配要求也很嚴,而離心風(fēng)機比較松。
六、離心式通風(fēng)機
其原理與離心泵相同。葉輪上葉片的數(shù)目比離心泵的稍多,葉片比較短。中低壓風(fēng)機的葉片常向前彎,高壓風(fēng)機的葉片為后彎葉片。
性能特點:
優(yōu)點:
1、通風(fēng)換氣效果好,非常適合用在管道抽風(fēng)或者送風(fēng);
2、適用性強、無腐蝕、易燃易爆氣體場所均可使用。
3、噪聲低,離心式通風(fēng)機根據(jù)空氣流力學(xué)采用合理葉輪角度設(shè)計,運行時,無任何機械摩擦,合理葉片形線使噪聲降為最低;離心式通風(fēng)機產(chǎn)生的噪音是高頻噪音,只要有障礙物,即可隔音。
4、運行平穩(wěn),優(yōu)化設(shè)計的葉輪使軸向力減小到最低程度,且有高效的葉輪,并經(jīng)靜動平衡校正,使整機運行平穩(wěn),在不加任何減振裝置的情況下,軸承振幅比較小。
5、維護方便,部分機型可配置清理門,勿須拆機維護清潔,省時省力。
缺點:
1、體積較為龐大,其進風(fēng)與送風(fēng)之方向垂直,在配置上,系統(tǒng)風(fēng)管需要較妥當(dāng)?shù)呐浜稀?/p>
2、無法逆向送風(fēng)。
3、價格較貴。
七、軸流式通風(fēng)機
送風(fēng)方向與軸向相同??咳~片的軸向傾斜,將軸向空氣向前推進。
性能特點:
優(yōu)點:
1、軸流式通風(fēng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速高。
2、可直接與電動機相連,風(fēng)量調(diào)節(jié)較為方便、可以逆向送風(fēng)。
3、價格便宜。
4、適用于低壓、錦工量的情況。
5、由于風(fēng)吹送的方向與軸平行,故可容易與管路相連接,成為管路統(tǒng)之套件。
缺點:
1、其缺點是噪音大、構(gòu)造復(fù)雜、檢修困難、并聯(lián)工作穩(wěn)定性差。它一般運用于風(fēng)壓變化較大,風(fēng)量變化較小的礦井。
2、效率特性曲線陡直,略超出設(shè)計點之運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生激變的現(xiàn)象,效率迅速降低。
3、對塵埃及表面腐蝕的現(xiàn)象較為敏感,造成效率降低的現(xiàn)象。
八、葉氏鼓風(fēng)機
葉氏鼓風(fēng)機是另一種回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機。它是由長圓筒形機殼、阻風(fēng)翼、鼓風(fēng)翼以及兩根平行的軸所組成。圖1為葉氏鼓風(fēng)機的兩個轉(zhuǎn)子,它們的結(jié)構(gòu)互不相同。兩根平行軸的兩端裝有式樣完全相同的兩個活動齒輪,其中一個軸與電動機相聯(lián),叫主動軸,另一根叫從動軸。鼓風(fēng)翼裝在主動軸上,阻風(fēng)翼裝在從動軸上。
(a)—阻風(fēng)翼 (b)—鼓風(fēng)翼
圖1葉式鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
葉氏鼓風(fēng)機實際上是羅茨鼓風(fēng)機的一種變形,其工作原理如圖2所示;
1—阻風(fēng)翼;2—鼓風(fēng)翼;3—機殼;4—鼓風(fēng)翼蓋。
圖2葉氏鼓風(fēng)機的工作原理
來源于化工707和網(wǎng)絡(luò),編輯整理:桑尼。
羅茨泵的壓縮比
在羅茨泵出口壓力為大氣壓時,它的壓縮比,最大值制約在2.15.所以勝于某個值,泵的溫升增大,體積效率變低。然而在高真空下運行,較高的壓縮比是容許的。所以出口壓力升高,被抽氣體量縮小,對熱的吸引變小,溫升和體積效率均有所改善。由試驗決議溫升系數(shù)和出口壓力之間的關(guān)系,如圖3所示。
圖3羅茨增容泵出口壓力與溫升系數(shù)的關(guān)系曲線
式中δFT——溫升(oF)
γ——壓縮比
TRF——溫升系數(shù)(見圖3)
EV——體積效率
由圖3得悉:在出口壓力為200Torr時,則得TRF=1.0,在出口壓力上升時,TRF值也上升,在10-2Torr時,=0.0027。舉例注明:在出口壓力為10-1Torr時,壓縮比為10時,劃算均勻溫升
式中TRF=0.019(出口壓力為10-1Torr時),EV=0.9。
由圖3和δT劃算式能夠形成圖4。這是容許的壓縮比和出口壓力之間的關(guān)系。
出口壓力100Torr之上
壓縮比2.15?1
在10Torr時為3?1
在1Torr時為9?1
在0.1Torr時為40?1
這是泵陸續(xù)運行的條件,要違犯的。
圖4容許的最大壓縮比與出口壓力的關(guān)系曲線。(吸出口氣體熱度為38℃)
在出口壓力為大氣壓力時,容許的最大壓縮比相近為2.15,在10Torr時,容許的最大壓縮比為3.3,在出口壓力為0.8Torr時,容許的最大壓縮比為10.圖4上的曲線關(guān)系是泵陸續(xù)運行時,溫升約為(107℃)時測得的。若對容器快捷降壓內(nèi)中中,臨時工夫內(nèi)勝于某個容許的壓縮比是能夠的。在組成羅茨泵串聯(lián)作業(yè)的機組時,要留神壓縮比的正當(dāng)調(diào)配。
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生活中我們都會接觸到非常多種類的泵,而羅茨真空泵是一種使用于石油、化工、冶金、紡織等工業(yè)的具有消聲功能的泵體。羅茨真空泵的性能一直以來都沒有嚴格區(qū)分,即使在國外也大都如此,哪一些是除了本身的因素外還在很大程度上取決于前級泵的性能,也即是羅茨泵機組的性能。羅茨真空泵廠家來說說羅茨真空泵零流量壓縮比。
零流量壓縮比是羅茨泵有關(guān)抽氣性能的非常重要的特征性能指標,它與泵相互轉(zhuǎn)動零部件之間的間隙有關(guān),也與轉(zhuǎn)速和氣體種類有關(guān)。從提高零流量壓縮比的觀點出發(fā),相互轉(zhuǎn)動零部件之間的間隙以小為好,轉(zhuǎn)速越高越好。因此它與最大容許壓差之間是一對相互制約、又相輔相成的矛盾,必須相互兼顧、慎重考慮。不能單純?yōu)榱四承├嫘枰怀霰玫倪\轉(zhuǎn)可靠性,而片面增加相關(guān)間隙,置影響泵的抽氣效能和用戶的效益于不顧。
為了處理好零流量壓縮比與最大容許壓差這一對矛盾,我們曾選取大、中、小三臺典型的羅茨泵,對泵相互轉(zhuǎn)動零部件之間的間隙關(guān)系進行了類似于破壞性的各項試驗,取得了很好的效果,為以后的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。零流量壓縮比也與氣體種類有關(guān),我們做了空氣與氮氣、氬氣、二氧化碳等幾種氣體的對比試驗,從試驗數(shù)據(jù)看,零流量壓縮比與試驗氣體的分子量有關(guān),分子量大的氣體,它的零流量壓縮比要大一些,也就是它的抽速也大一些。
根據(jù)所測得的羅茨泵的零流量壓縮比和所配置的前級泵的類型、抽速—入口壓力曲線就可以通過計算得到羅茨泵在各種工況下的抽速,當(dāng)然由于存在各種不確定因素,這個計算過程是近似的,不過對于羅茨泵的選型和配套方案的選擇已經(jīng)是足夠的了。
羅茨鼓風(fēng)機屬容積式風(fēng)機,具有低噪音、高效節(jié)能、效率高、氣密性好等特點。目前羅茨鼓風(fēng)機已廣泛應(yīng)用于硫酸工藝中。
羅茨鼓風(fēng)機結(jié)合了往復(fù)式壓縮機和離心鼓風(fēng)機的優(yōu)點,在它們的基礎(chǔ)上加以改造,從而改進了轉(zhuǎn)速和風(fēng)壓之間的關(guān)系,轉(zhuǎn)速不變的情況下,風(fēng)壓稍有變化,送風(fēng)量也保持不變,風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間成正比關(guān)系。
羅茨鼓風(fēng)機的不足之處是當(dāng)風(fēng)機出口受阻時容易造成壓力升高而導(dǎo)致機器損壞,使用時間久則兩轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與機殼間的間隙會擴大而導(dǎo)致送風(fēng)量下降。
羅茨鼓風(fēng)機的機殼中,以雙葉為例,有一對鑄鋼(或鑄鐵)的轉(zhuǎn)子分別安裝于平行的兩軸,轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合、傳動,因此,風(fēng)機工作時兩轉(zhuǎn)子作相反方向的等速旋轉(zhuǎn),將轉(zhuǎn)子與機殼間的氣體擠出。氣體進出口方向與出氣口方向,可利用上、下部分的壓差抵銷一部分轉(zhuǎn)子與軸的重量, 以減輕對軸承的承壓,從而減少磨損。
羅茨鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)子的外形曲線是擺線構(gòu)成,輸送風(fēng)量決定長徑的大小,而短徑的大小主要由需用動力大小決定,即確定主軸直徑后則根據(jù)其強度要求再確定短徑,從而避免過大或過小。長半徑、短半徑和間隙量之和與主、被動軸的中心距相等。
羅茨鼓風(fēng)機的主軸每回轉(zhuǎn)一周等于壓出四次轉(zhuǎn)子與機殼間容積的氣量,每次的氣量相當(dāng)于圖1中左側(cè)轉(zhuǎn)子與外殼之間的空間部分,而這一空間部分的剖面面積略等于轉(zhuǎn)子的1/2橫截面,因此,風(fēng)機的輸風(fēng)量Q(m3/s)應(yīng)為:
Q=入VnnR^2B
式中:n——轉(zhuǎn)速,rpm/s;
R——轉(zhuǎn)子長半徑,m;
B——轉(zhuǎn)子寬度,m;
入V——容積效率,為0.7?0.8,進出口風(fēng)壓差 愈大時入V愈小。
從上式可看出其輸風(fēng)量與轉(zhuǎn)速之間成恒定正比。與此同時,風(fēng)機的輸風(fēng)量還將呈現(xiàn)以下特性:
(1)風(fēng)機的輸風(fēng)量是進口氣體狀態(tài)下的氣量,而非標準狀態(tài)。風(fēng)機進口負壓不同,其折合標準狀態(tài)的輸風(fēng)量出不同,因此產(chǎn)量是有差別的。
?。?)風(fēng)機運行中當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時,輸風(fēng)量之變動甚微,壓力選擇范圍很寬。
?。?)風(fēng)機的運行必須考慮如何提高容積效率。可以在確保風(fēng)機正常運行的條件下通過盡量減少機殼與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 與轉(zhuǎn)子間的間隙,使其流回進口的氣量最小化來提高容積效率。
若風(fēng)機出口遇到嚴重阻礙時,出口風(fēng)壓將急劇上升,并存在損壞風(fēng)機本體的可能性。為了保護羅茨風(fēng)機和設(shè)備的安全,特別是避免羅茨風(fēng)機的密封件受損,在風(fēng)機出口設(shè)置了安全閥。當(dāng)羅茨風(fēng)機及設(shè)備中的壓力異常升高到某一規(guī)定值(安全閥的開啟壓力)時,安全閥能夠自動開啟并排放介質(zhì),以防止壓力繼續(xù)升高;當(dāng)羅茨風(fēng)機及設(shè)備中的壓力降低到某一規(guī)定值(安全閥的回座壓力)時,安全閥自動關(guān)閉。同時,在羅茨風(fēng)機的排氣端設(shè)置單向閥,一方面能避免突然停機時系統(tǒng)的氣體回流沖擊導(dǎo)致轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)而損壞風(fēng)機;另一方面可以防止運行中的羅茨風(fēng)機排氣端的氣體回流至并聯(lián)的備用風(fēng)機,造成風(fēng)量流失和壓力不足。
羅茨風(fēng)機進出口分別安裝一是錦工量阻性蜂窩式消聲器,抗性段采用了多室抗性膠直管通道及十字形吸聲片形 式,從而保證了在較寬頻帶范圍內(nèi)具有足夠的消聲量。因進入羅茨風(fēng)機的介質(zhì)中微粒的含量不得超過100mg/m3,微粒最大尺寸不得超過最小工作間隙的一半,即應(yīng)在0.1mm以下,因此在進氣口消聲器前須連接濾清器予以凈化。
在羅茨風(fēng)機中氣體主要是絕熱壓縮,但壓縮比不大,可簡化地把氣體作為不可壓縮的流體進行計算,其所需功率為
N=QH/102η
式中:Q 輸風(fēng)量,m3/s;
H 風(fēng)壓,mmftO 即 Kg/m2;
n 效率,為0.7-0.8。
在硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用的風(fēng)機進出口的靜壓,主要由其前后設(shè)備阻力的總和決定。
羅茨風(fēng)機的啟動、運行、常備機切換的控制方法以及出現(xiàn)異常狀態(tài)的處理和注意事項均與它的工作原理和性能有關(guān)。風(fēng)機運行時原動機對風(fēng)機所作的驅(qū)動功L主要消耗在二個方面:一是使風(fēng)量Q獲得壓頭H的有效功L有效;二是消耗在機器摩擦等方面的無效功L無效。在啟動時原動機還需有使靜止的鼓風(fēng)機達到額定轉(zhuǎn)速的功L啟動。這樣在風(fēng)機啟動時原動機需作的功為:
L=L有效+L無效+L啟動
正確掌握所需的啟動功率至關(guān)重要。要使一個能轉(zhuǎn)動的剛體從靜止狀態(tài)達到轉(zhuǎn)速n,稱為轉(zhuǎn)動慣量,用于測量轉(zhuǎn)動體慣性,其值I=Emr2, 即等于構(gòu)成轉(zhuǎn)動剛體各質(zhì)點質(zhì)量與其到轉(zhuǎn)軸的垂直距離平方的乘積的總和。
在選擇風(fēng)機電機時,主要考慮正常運行所需的功率大小,不可能將啟動功率全數(shù)加上,否則有可能因為在正常運行時的電機負荷很輕而造成不必要的浪費,反之,會因啟動時所需的功率太大而無法啟動。
羅茨風(fēng)機要實現(xiàn)無負荷,必須了解影響負荷的因素。負荷可用輸風(fēng)量 Q和壓頭H的乘積來表示,只要任何一項為零或降到很小均能滿足無負荷(或基本上無負荷)啟動的條件。離心式鼓風(fēng)機可用關(guān)閉進出口閥門或其中一閥來實現(xiàn)零負荷,但羅茨風(fēng)機因自身結(jié)構(gòu)的原因不能采用輸風(fēng)量Q為零或大幅降低的措施,因而只有考慮如何降低壓頭H。
我們在風(fēng)機進出口聯(lián)通一副線,使風(fēng)機出口的氣體回流進口來降低壓頭H。副線的接法如圖3所示,從進口閥之后接到出口閥之前。該副線并非隨便裝一根管都能啟動,必須選擇合適的管徑,使風(fēng)機的額定風(fēng)量全部通過副線,此時副線中的流速應(yīng)等于或不大于50m/s,這樣啟動才不會有問題,也不必流速選擇太低致使副線管徑過大。當(dāng)流速達到 80m/s以上,且電機是風(fēng)機的標準配置,則難以啟動。選擇 流速50m/s這一數(shù)值源于對風(fēng)機氣體通過副線回流時的進出口壓差的計算、以及日常收集一些副線大小不同的風(fēng)機啟動成功和失敗的經(jīng)驗而總結(jié)后得出的,應(yīng)用時可再行驗證適宜性。這里必須提醒的是,當(dāng)出口閥處于開啟狀態(tài)而啟動風(fēng) 機,必須確保不會被來自其它風(fēng)機的氣體所倒壓。硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)不宜在出口閥前安裝放空閥。
在風(fēng)機運行中,直接利用調(diào)小進口閥或出口閥調(diào)節(jié)風(fēng)量,其效果甚微,因為它僅改變了進出口間的壓差,可是從間隙漏回進口的氣體增量卻很微小,因此這樣調(diào)節(jié)風(fēng)量并 沒有多大價值,反而會顯著增加風(fēng)機的功率消耗,尤其是調(diào)小風(fēng)機出口閥對風(fēng)機存在一定的危險性。雖然調(diào)小進口閥來調(diào)節(jié)風(fēng)量使得進口負壓增大,風(fēng)機進口氣體的狀態(tài)發(fā)生改 變,使標準狀態(tài)的風(fēng)量減少,看起來比調(diào)小出口閥的調(diào)節(jié)作用大。但是,從計算結(jié)果看,功率消耗的增加卻更嚴重,一樣不可取。
在羅茨鼓風(fēng)機進口閥之后和出口閥之前連接一副線,是確保風(fēng)機本體和硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)安全的重要保障。在處于硫酸生產(chǎn)的系統(tǒng)阻力條件下,如無副線,不論進出口閥是開啟還是關(guān)閉,風(fēng)機的啟動都有困難或危險,而且還可能發(fā)生一些意想不到的事故。
對于全速工頻運行的硫酸生產(chǎn)系統(tǒng),只有通過調(diào)節(jié)進氣閥門開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量,使得進風(fēng)風(fēng)阻增加、風(fēng)壓降低,從而導(dǎo)致電能浪費;若采用輸出排風(fēng)方式調(diào)節(jié)輸出流量,同樣造成電能浪費。
羅茨風(fēng)機具有恒轉(zhuǎn)矩負載特性,恒壓控制后系統(tǒng)運行在恒轉(zhuǎn)矩變流量狀態(tài)。將羅茨風(fēng)機原有的工頻控制改造為變頻控制,利用壓力傳感器進行反饋閉環(huán)矢量控制,實現(xiàn)變頻調(diào)速,系統(tǒng)流量需減小時,降低羅茨風(fēng)機轉(zhuǎn)速,使羅茨風(fēng)機在規(guī)定壓力下低流量點運行。羅茨風(fēng)機的輸入功率與流量成近似線性關(guān)系。因此,羅茨風(fēng)機進行變頻改造后可降低羅茨風(fēng) 機的運行轉(zhuǎn)速,減小電消耗,其節(jié)能效果主要決定于所運行 流量的大小,羅茨風(fēng)機的耗電量與流量成正比。
變頻控制使運行系統(tǒng)實現(xiàn)了軟起動、軟停止,減小了系統(tǒng)起動時對電網(wǎng)的沖擊。且由于羅茨風(fēng)機運行轉(zhuǎn)速的降低,減小了機械磨耗,從而延長了電機和羅茨風(fēng)機的使用壽命。
羅茨鼓風(fēng)機啟動時,須在自身的生產(chǎn)系統(tǒng)中對其副線的風(fēng)速控制指標加以驗證,以確認最佳控制值。若遇計劃或緊急停車時,務(wù)必牢記先開副線閥, 然后才能關(guān)閉進、出口閥。若遇系統(tǒng)阻塞,應(yīng)謹慎判斷是否立即開啟副線閥,以化解危機。
綜合硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)模及配置情況,合理設(shè)計羅茨鼓風(fēng)機的副線并能在啟動、正常運行、常備機切換以及出現(xiàn)異常狀態(tài)中得到正確運用和操控,是十分重要的。
羅茨鼓風(fēng)機的高效使用,不僅為工人帶來了工作上的便利,還為硫酸穩(wěn)定的生產(chǎn)起到了促進作用。
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