2013年暖通工程師考試：專業(yè)知識輔導12

　　冷卻塔風機的節(jié)能及安全控制研究

　　1 風機節(jié)能控制器的研究

　　提出風機節(jié)能控制管理的目的，是實現(xiàn)風機運行閉環(huán)自動控制。根據(jù)生產(chǎn)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(diào)控降溫設備的能耗來穩(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”是完成上述過程的理想方法。但變頻調(diào)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：

　?、佟白冾l調(diào)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。

　?、圩兯龠\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。

　?、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)，新建工程和老設備改造都需較大投入。

　?、拊O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。

　　我們根據(jù)冷卻塔風機往往是以多臺并聯(lián)的機群形式工作，為此提出了根據(jù)測量供水溫度的變化，自動調(diào)節(jié)風機的開、停機數(shù)量達到控溫節(jié)能的目的。

　　這是一種簡單易行、費用低廉的控制方法，但它又有別于常規(guī)的PID模擬調(diào)節(jié)方式。它是一種單變量離散控制閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，既要保證有一定的控溫精度，又不允許風機頻繁啟停;既要保證風機能單臺工作，又要求多臺風機在時間和啟停次數(shù)上平衡運行。

　　針對冷卻塔風機控制管理中實際遇到的問題，我們提出了“溫度測量范圍”、“測量精度”、“顯示分辯率”、“測量上下限”、‘測量校準值”、“執(zhí)行周期”、“ 溫度允差”、“溫度速率允差”等共18項基本設計要求進行研發(fā)制作，并于1993年3月首次在第三循環(huán)水場風機現(xiàn)場試用，該系統(tǒng)命名為“KR-933風機智能控制器”。

　　2 風機安全監(jiān)控器研究

　　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(shù)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(jù)現(xiàn)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(shù)是保證風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風機安全監(jiān)控器”。

　　該系統(tǒng)運用了多參數(shù)組合探頭技術、數(shù)字指令編碼技術和計算機網(wǎng)絡管理技術。三參數(shù)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(nèi)的油溫、泊位及設備振動值直接轉(zhuǎn)換為電信號，并遠傳至控制室內(nèi)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(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計，目前已經(jīng)成功運用于設備生產(chǎn)現(xiàn)場，各項參數(shù)達到了預定的設計要求。

　　3 實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)控制

　　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(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。與計算機聯(lián)網(wǎng)后的風機監(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 風機管理研究的效果

　　自1993年開始北京燕化煉油廠進行風機自控管理試驗，取得了良好的效果，主要成績反應在節(jié)能和安全運行兩個方面。

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