1甲醛生產(chǎn)變頻風(fēng)機(jī)空氣流量的取樣與風(fēng)機(jī)節(jié)能問(wèn)題
國(guó)內(nèi)甲醛生產(chǎn)企業(yè)很多采用孔板截取空氣管道壓差后,利用“U"型玻璃管壓差計(jì)來(lái)觀測(cè)或再通過(guò)壓差變送器經(jīng)電子積算儀表送顯。由于送風(fēng)管道裝人孔板后,會(huì)造成1000~3000Pa的系統(tǒng)阻力,使風(fēng)機(jī)能耗增加。兩葉風(fēng)機(jī)阻力功耗約0.85kW/kPa,三葉風(fēng)機(jī)阻力功耗為0.8kW/kPa。兩葉風(fēng)機(jī)的年阻力耗電為7000kWh/kPa,按電價(jià)0.70元/kWh計(jì)算,每年需多支出約5000元/kPa的電費(fèi)。為了降低風(fēng)道系統(tǒng)阻力,采取了二次擴(kuò)徑加工來(lái)降低孔板阻力。甚至有增粗測(cè)量段管道加裝大口徑孔板的方法,使壓差降低至300Pa以下。但孔板投資少則幾千元，組成變送單元和流量?jī)x表要一萬(wàn)多元,每年因孔板取樣損失掉的電費(fèi)有的高達(dá)15000元。
采用變頻調(diào)速器控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)空氣流量的目的,既經(jīng)濟(jì)節(jié)能又操作方便。甲醛線上均安裝了變頻調(diào)速器,同時(shí)取消孔板壓差測(cè)量方式,在氧控室就能遠(yuǎn)程操作。一年平均負(fù)荷70%時(shí),可節(jié)電49%,3萬(wàn)噸甲醛裝置年省電費(fèi)約20萬(wàn)元。如果全國(guó)300套甲醛裝置都改用變頻調(diào)速器控制風(fēng)機(jī),每年至少可節(jié)約電費(fèi)3000~5000萬(wàn)元,十年約5億元。
在3萬(wàn)噸甲醛系統(tǒng)中,前期應(yīng)用了低壓差孔板120~250Pa,經(jīng)過(guò)智能數(shù)字流量計(jì)送顯出帶壓力補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償后實(shí)際空氣流量。通過(guò)3年來(lái)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)表明其誤差在0.3%,但投資較高,約12000元(若進(jìn)口類似裝置價(jià)格更高)。
刨花板廠同樣3萬(wàn)噸甲醛裝置,采變頻頻率法智能數(shù)字式空氣流量計(jì)，流量信號(hào)來(lái)自變頻器頻率輸出端子，取消了風(fēng)機(jī)管線上的孔板,降低了系統(tǒng)阻力。一般甲醛生產(chǎn)所需空氣量為600m³/h·t,誤差在±12m³/h.t,若生產(chǎn)正常每小時(shí)甲醛產(chǎn)量在4t時(shí)，其誤差帶來(lái)的影響僅0.050Vh。儀表的應(yīng)用誤差在1.5%,投資約7000元。此法完全可以滿足甲醛生產(chǎn)工藝配比操作的需要。
2風(fēng)機(jī)空氣流量計(jì)算的重要性
在開(kāi)車與正常過(guò)程中,能確切掌握風(fēng)機(jī)實(shí)際送風(fēng)量或調(diào)節(jié)到所需風(fēng)量是每個(gè)甲醛車間技術(shù)最關(guān)心的事。但事實(shí)上,許多甲醛廠只憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作,當(dāng)發(fā)生孔板堵塞、掛泥等“U"型壓差計(jì)不準(zhǔn)時(shí),往往與生產(chǎn)的甲醛產(chǎn)量對(duì)不上,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成工藝偏離,單耗增加。引管進(jìn)醇也是常見(jiàn)現(xiàn)象,一般好處理。但處理孔板內(nèi)部問(wèn)題較為麻煩,若能發(fā)現(xiàn)這類問(wèn)題更加困難。
從實(shí)踐出發(fā),引出無(wú)孔板空氣流量計(jì)算方法,這是一種較新的風(fēng)機(jī)流量計(jì)算理論。在大量研究?jī)扇~和三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)特性曲線基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)同一級(jí)別流量型號(hào)的風(fēng)機(jī)，只要更換不同功率的電機(jī)或級(jí)數(shù)不同的電機(jī),會(huì)產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)速、額定壓力不同級(jí)別型號(hào)的風(fēng)機(jī)。
根據(jù)羅茨鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量公式簡(jiǎn)化后的變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算表達(dá)式:
Qm=K׃(1)[進(jìn)口空氣溫度20℃時(shí)]
式中的K為整理后風(fēng)機(jī)固有系數(shù),ƒ為轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的頻率。式(1)中可見(jiàn)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量與電機(jī)轉(zhuǎn)速頻率成線性關(guān)系。
但羅茨鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程隨出口壓力的增大,風(fēng)量會(huì)有一定程度的降低。風(fēng)機(jī)出口壓力在1000mmH2O與5000mmH20時(shí),有6%左右的風(fēng)量偏差。高壓風(fēng)機(jī)在1000mmH20與7000mmH20出口壓力時(shí),達(dá)12%左右的風(fēng)量差。由此可見(jiàn)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量表達(dá)式必須加上壓力和溫度補(bǔ)償后,才能較正確地計(jì)算出實(shí)際工況條件下空氣流量值,滿足精細(xì)整定工藝參數(shù)的需要。
采用智能流量計(jì)上的羅茨風(fēng)機(jī)空氣質(zhì)量流量計(jì)算公式為:
K一智能流量積算儀整定修正后的流量顯示.比例系數(shù)
P20一20℃時(shí)的空氣密度,取1.205kg/m'
T0一273.15℃.
PA一工作點(diǎn)大氣壓力,在0.1013MPa左右
P0一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,0.10133MPa.
T一實(shí)際空氣溫度
F一風(fēng)機(jī)流量頻率參數(shù),取自變頻器頻率返饋輸出信號(hào)
P一風(fēng)機(jī)補(bǔ)償壓力參數(shù),壓力越大此值越小，同時(shí)與風(fēng)機(jī)額定壓力大小有關(guān)，還與流量計(jì)滿量程計(jì)算精度有關(guān),可在智能計(jì)算儀二級(jí)參數(shù)設(shè)定頁(yè)中壓力補(bǔ)償?shù)牧砍瘫壤禂?shù)項(xiàng)得以修正。
3無(wú)孔板空氣質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用計(jì)算示例
一臺(tái)三葉羅茨風(fēng)機(jī),電機(jī)功率75kW,額定壓力78.4kPa,額定流量2400m³//h。采用智能流量積算儀，溫度補(bǔ)償用PT100熱電阻,壓力補(bǔ)償采用0.1MPa遠(yuǎn)傳電阻表。
遠(yuǎn)傳電阻表輸出反接，即壓力升高,電阻變小。
WP系列智能流量積算儀二級(jí)參數(shù)設(shè)定中壓力補(bǔ)償?shù)牧砍瘫壤禂?shù)K項(xiàng)修正系數(shù)為1.115。見(jiàn)下表:
由表中可知,頻率法空氣流量的計(jì)算誤差為<±2.5%,若孔板流量“U"型壓差在30mmH20處也有1mmH2O的波動(dòng),肉眼是不宜識(shí)別的，其誤差有±3.3%。
甲醛生產(chǎn)風(fēng)機(jī)的出口壓力常工作在19.6~49kpa區(qū)域內(nèi)(上表帶“*”處),因此頻率法空氣流量計(jì)的積算顯示誤差為±1.5%，比觀察“U"型壓差更直觀、方便,簡(jiǎn)單實(shí)用。
4結(jié)論
如果將本方案中儀表的流量顯示比例系數(shù)K略縮小一些，完全可以實(shí)現(xiàn)滿量程誤差<±1.5%。常用的渦式流量傳感器、靶式流量傳感器、壓差變送器設(shè)計(jì)精度等級(jí)也僅有1.5級(jí),加上靜壓誤差和工作區(qū)域非線性誤差,有的高達(dá)5.0級(jí)綜合精度指標(biāo)。智能儀表可精細(xì)整定各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定與修改,而且儀表內(nèi)部無(wú)可調(diào)可動(dòng)元件,可靠性和穩(wěn)定性高。智能儀表自帶溫度補(bǔ)償和參數(shù)斷電存儲(chǔ)功能，單片計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算查表法修正,是取代傳統(tǒng)數(shù)字表的新一代理想產(chǎn)品。
3萬(wàn)噸甲醛廠變頻器遠(yuǎn)程操作器.無(wú)孔板流量計(jì)總投資約5萬(wàn)元,通過(guò)3~4個(gè)月的節(jié)能運(yùn)行即可回收投資。
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