冷卻塔風(fēng)機的節(jié)能及安全控制分析
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1 風(fēng)機節(jié)能控制器的分析
提出風(fēng)機節(jié)能控制管理的目的，是實現(xiàn)風(fēng)機運行閉環(huán)自動控制。根據(jù)生產(chǎn)的需要預(yù)先設(shè)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(yīng)出來，最終通過調(diào)控降溫設(shè)備的能耗來穩(wěn)定供水溫度，實現(xiàn)自控節(jié)能。
通常認為，“變頻調(diào)速技術(shù)”是完成上述過程的理想方法。但變頻調(diào)速技術(shù)在循環(huán)水冷卻塔風(fēng)機控制上的運用存在如下局限性和缺陷：
①“變頻調(diào)速技術(shù)”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。
?、谧冾l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(fēng)扇葉片攻角改變(迎風(fēng)角)，風(fēng)機脫離工作點運行使效率降低。
?、茈姍C脫離額定轉(zhuǎn)速的低速運行，以及轉(zhuǎn)速、扭矩、功耗之間的非線性關(guān)系，也使電機的運行效率大為降低。
?、葑冾l調(diào)速系統(tǒng)價格較為昂貴(每千瓦1000元左右)，新建工程和老設(shè)備改造都需較大投入。
?、拊O(shè)計上還必需考慮變頻調(diào)速器運行在某些特定轉(zhuǎn)速時的破壞性共振問題，和變頻調(diào)速器產(chǎn)生強電磁污染對其它儀表的干擾等問題。
2 風(fēng)機安全監(jiān)控器分析
提出風(fēng)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(shù)值，并進行顯示和記錄，同時對檢測值超限的風(fēng)機進行報警和停機，以求達到風(fēng)機安全平穩(wěn)運行的目的，減少甚至杜絕風(fēng)機損壞事故的發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場管理的實際情況，確定了“風(fēng)機振動”、“滑油油溫”、“減速箱油位”3個參數(shù)是保證風(fēng)機安全最重要的運行參數(shù)[3]。又確定了“測量范圍”、“測量精度”、“巡檢時間”等共15項設(shè)計參數(shù)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(fēng)機安全監(jiān)控器”。
該系統(tǒng)運用了多參數(shù)組合探頭技術(shù)、數(shù)字指令編碼技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。三參數(shù)組合探頭安裝于風(fēng)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(nèi)的油溫、泊位及設(shè)備振動值直接轉(zhuǎn)換為電信號，并遠傳至控制室內(nèi)的風(fēng)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(fēng)機的運行參數(shù)進行實時監(jiān)控，同時完成數(shù)字顯示。超限報警、超限停機等多相功能。經(jīng)過了多次的試驗和改型設(shè)計，目前已經(jīng)成功運用于設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場，各項參數(shù)達到了預(yù)定的設(shè)計要求。
3 實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)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(yīng)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(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。與計算機聯(lián)網(wǎng)后的風(fēng)機監(jiān)控器增加了如下功能：
?、偻瑫r監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)所有控制器的測量參數(shù)，實現(xiàn)綜合管理。
?、谛薷木W(wǎng)內(nèi)各控制器的設(shè)定參數(shù)。
?、鄹鶕?jù)各控制器運行參數(shù)變化實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化管理。
?、苓M行歷史數(shù)據(jù)及圖形的記錄，幫助分析，方便查詢。
4 風(fēng)機管理研究的效果分析
4.1 風(fēng)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(xiàn)場試用KR-933節(jié)能控制器的第三循環(huán)水場，在1993年風(fēng)機負荷較重的6，7，8，9這4個月內(nèi)，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(shè)備運行幾個月就能收回。
4.2 保證風(fēng)機安全運行
根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，處于完好狀態(tài)下的風(fēng)機，其油溫、油位、振動曲線的特征如下：
?、儆蜏厍€：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。
?、诓次磺€：無論是否開機，都應(yīng)近似一條水平的直線。
?、壅駝忧€：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(fēng)機不適合應(yīng)用KR-933節(jié)能控制器
對于大功率少機組風(fēng)機的循環(huán)水場，由于每開停1臺風(fēng)機，都會對水溫產(chǎn)生很大的影響。因而，應(yīng)用KR-933風(fēng)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(fēng)機，假設(shè)安裝風(fēng)機節(jié)能控制器，在設(shè)定溫度速率允差。溫度允差、執(zhí)行周期等參數(shù)時，必然產(chǎn)生極大的矛盾，很難選擇出適當?shù)膮?shù)值，最終也達不到節(jié)能降耗的目的。這種情況下的風(fēng)機管理，比較適合采用自動變頻調(diào)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。
5.2 KR-939安全控制系統(tǒng)的油位測量技術(shù)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(xiàn)熱絲結(jié)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(fēng)機的科學(xué)現(xiàn)代化管理，還應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷改進。
