冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能及安全控制

冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能及安全控制研究摘要：對(duì)冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能及安全控制進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的節(jié)能、安全自動(dòng)化在線管理，通過對(duì)實(shí)際使用效果考察表明：該控制系統(tǒng)解決了風(fēng)機(jī)管理上存在的一些難題，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)節(jié)能、安全自動(dòng)化控制。提高了經(jīng)濟(jì)效益和設(shè)備可靠度，收到理想效果，也為加強(qiáng)設(shè)備的科學(xué)管理提供了新的思路。關(guān)鍵字：冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能AStudyyonEEnergyySaviinganndSaffetyCControolforrCoollingTTowerFansAbstracct：Theeenergyysaviinganndsaffetyccontroolforrcoollingttowerfanswerestudiiedtooreallizeaaneneergy-ssavingg，saleandaautomaaticooperattionooftheefanssaswwellaasanon-liinemaanagemment．Thesstudyonthhepraacticaalappplicattionrresulttsshoowed：Withthessaidccontroollinggsysttem，somediffccultieesexiistinggintthemaanagemmentooftheefansswereesolvved，anennergy--savinng，safeandaautomaaticccontrooloftheffanswwasreeallieed，botheconoomiceefficiiencyandeequipmmentrreliabbilityywereeimprroved，withideallresuultsaachievved，whichhprovvidedanewwwayofthhinkinnginstrenngthenningtthesccientiificmmanageementofthheequuipmennt．Keywoords：cooliingtoower；fan；energgysavving冷卻塔風(fēng)機(jī)機(jī)是循環(huán)水系系統(tǒng)的核心設(shè)設(shè)備[1]。北京京燕山石化公公司煉油廠目目前擁有7套循環(huán)水裝裝置，循環(huán)冷冷卻水總設(shè)計(jì)計(jì)處理量為4.6655×104t/h；涼水塔風(fēng)風(fēng)機(jī)105臺(tái)（其中4.7m98臺(tái)，8.5m7臺(tái)），總裝裝機(jī)功率為4060kkW，同時(shí)開機(jī)機(jī)情況下最大大日耗電量達(dá)達(dá)9.74××104kW·h。就循循環(huán)水設(shè)備管管理情況看，無無論是從設(shè)備備的數(shù)量、維維修工作量、耗耗電量等哪個(gè)個(gè)方面來講，冷冷卻塔風(fēng)機(jī)都都占有很大比比重。風(fēng)機(jī)臺(tái)臺(tái)數(shù)占車間設(shè)設(shè)備總量的57％，維修工工時(shí)占總量的的60％，電耗占占總量的22％。如何在在節(jié)能降耗、減減少勞動(dòng)力的的情況下來保保證設(shè)備的長長周期運(yùn)行，必必然要應(yīng)用先先進(jìn)的科學(xué)技技術(shù)及管理方方法[2]。自1993年開始，筆筆者單位與中中科院工程熱熱物理所合作作，共同研制制開發(fā)了風(fēng)機(jī)機(jī)節(jié)能自控和和安全自控2套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)，即“KR-9333型風(fēng)機(jī)節(jié)能能控制器”、“KR-9339型風(fēng)機(jī)安全全運(yùn)行監(jiān)控器器”。目前該系系統(tǒng)已經(jīng)在循循環(huán)水車間得得到了全面應(yīng)應(yīng)用，并取得得了理想的效效果。1風(fēng)機(jī)節(jié)能控控制器的研究究提出風(fēng)機(jī)節(jié)節(jié)能控制管理理的目的，是是實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)運(yùn)行閉環(huán)自動(dòng)動(dòng)控制。根據(jù)據(jù)生產(chǎn)的需要要預(yù)先設(shè)定供供水溫度，由由氣候氣象環(huán)環(huán)境對(duì)水溫的的影響、系統(tǒng)統(tǒng)換熱條件的的改變對(duì)水溫溫的影響，用用溫感探頭的的實(shí)測(cè)值及時(shí)時(shí)反應(yīng)出來，最最終通過調(diào)控控降溫設(shè)備的的能耗來穩(wěn)定定供水溫度，實(shí)實(shí)現(xiàn)自控節(jié)能能。通常常認(rèn)為，“變頻調(diào)速技技術(shù)”是完成上述述過程的理想想方法。但變變頻調(diào)速技術(shù)術(shù)在循環(huán)水冷冷卻塔風(fēng)機(jī)控控制上的運(yùn)用用存在如下局局限性和缺陷陷：①“變頻調(diào)速技技術(shù)”可以做到很很高的控溫精精度，但這在在循環(huán)冷卻水水系統(tǒng)卻不很很重要。②變頻器自身身的能量損耗耗（平均運(yùn)行行效率不足90％）影響節(jié)節(jié)能效果。③變速運(yùn)行造造成風(fēng)扇葉片片攻角改變（迎迎風(fēng)角），風(fēng)風(fēng)機(jī)脫離工作作點(diǎn)運(yùn)行使效效率降低。④電機(jī)脫離額額定轉(zhuǎn)速的低低速運(yùn)行，以以及轉(zhuǎn)速、扭扭矩、功耗之之間的非線性性關(guān)系，也使使電機(jī)的運(yùn)行行效率大為降降低。⑤變頻調(diào)速系系統(tǒng)價(jià)格較為為昂貴（每千千瓦1000元左右），新新建工程和老老設(shè)備改造都都需較大投入入。⑥設(shè)計(jì)上還必必需考慮變頻頻調(diào)速器運(yùn)行行在某些特定定轉(zhuǎn)速時(shí)的破破壞性共振問問題，和變頻頻調(diào)速器產(chǎn)生生強(qiáng)電磁污染染對(duì)其它儀表表的干擾等問問題。我我們根據(jù)冷卻卻塔風(fēng)機(jī)往往往是以多臺(tái)并并聯(lián)的機(jī)群形形式工作，為為此提出了根根據(jù)測(cè)量供水水溫度的變化化，自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)風(fēng)機(jī)的開、停停機(jī)數(shù)量達(dá)到到控溫節(jié)能的的目的。這是一種簡(jiǎn)簡(jiǎn)單易行、費(fèi)費(fèi)用低廉的控控制方法，但但它又有別于于常規(guī)的PID模擬調(diào)節(jié)方方式。它是一一種單變量離離散控制閉環(huán)環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，既既要保證有一一定的控溫精精度，又不允允許風(fēng)機(jī)頻繁繁啟停；既要要保證風(fēng)機(jī)能能單臺(tái)工作，又又要求多臺(tái)風(fēng)風(fēng)機(jī)在時(shí)間和和啟停次數(shù)上上平衡運(yùn)行。針對(duì)冷卻卻塔風(fēng)機(jī)控制制管理中實(shí)際際遇到的問題題，我們提出出了“溫度測(cè)量范范圍”、“測(cè)量精度”、“顯示分辯率”、“測(cè)量上下限”、‘測(cè)量校準(zhǔn)值”、“執(zhí)行周期”、“溫度允差”、“溫度速率允允差”等共18項(xiàng)基本設(shè)計(jì)計(jì)要求進(jìn)行研研發(fā)制作，并并于1993年3月首次在第第三循環(huán)水場(chǎng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試試用，該系統(tǒng)統(tǒng)命名為“KR-9333風(fēng)機(jī)智能控控制器”。2風(fēng)機(jī)安全監(jiān)監(jiān)控器研究提出風(fēng)機(jī)安安全監(jiān)控管理理的目的，是是為了自動(dòng)檢檢測(cè)出振動(dòng)、油油溫、油位的的變化數(shù)值，并并進(jìn)行顯示和和記錄，同時(shí)時(shí)對(duì)檢測(cè)值超超限的風(fēng)機(jī)進(jìn)進(jìn)行報(bào)警和停停機(jī)，以求達(dá)達(dá)到風(fēng)機(jī)安全全平穩(wěn)運(yùn)行的的目的，減少少甚至杜絕風(fēng)風(fēng)機(jī)損壞事故故的發(fā)生。根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理理的實(shí)際情況況，確定了“風(fēng)機(jī)振動(dòng)”、“滑油油溫”、“減速箱油位”3個(gè)參數(shù)是保保證風(fēng)機(jī)安全全最重要的運(yùn)運(yùn)行參數(shù)[33]。又確定定了“測(cè)量范圍”、“測(cè)量精度”、“巡檢時(shí)間”等共15項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)進(jìn)行研發(fā)制制作。該系統(tǒng)統(tǒng)于1993年9月在循環(huán)水水場(chǎng)得到首次次試用，命名名為“KR-9339風(fēng)機(jī)安全監(jiān)監(jiān)控器”。該系系統(tǒng)運(yùn)用了多多參數(shù)組合探探頭技術(shù)、數(shù)數(shù)字指令編碼碼技術(shù)和計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理理技術(shù)。三參參數(shù)組合探頭頭安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)減速箱泊尺尺固定座上，其其探桿直接插插入滑油中，將將減速箱內(nèi)的的油溫、泊位位及設(shè)備振動(dòng)動(dòng)值直接轉(zhuǎn)換換為電信號(hào)，并并遠(yuǎn)傳至控制制室內(nèi)的風(fēng)機(jī)機(jī)安全監(jiān)控器器。每臺(tái)安全全監(jiān)控器可以以用一條四芯芯電纜掛接8只組合探頭頭，對(duì)8臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同同時(shí)完成數(shù)字字顯示。超限限報(bào)警、超限限停機(jī)等多相相功能。經(jīng)過過了多次的試試驗(yàn)和改型設(shè)設(shè)計(jì)，目前已已經(jīng)成功運(yùn)用用于設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，各項(xiàng)項(xiàng)參數(shù)達(dá)到了了預(yù)定的設(shè)計(jì)計(jì)要求。3實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制上面介紹的的兩種測(cè)控系系統(tǒng)，可以通通過一條四芯芯通訊電纜（RS-4222標(biāo)準(zhǔn)串行接接口）與1臺(tái)管理計(jì)算算機(jī)連接，計(jì)計(jì)算機(jī)可以是是通用型PC機(jī)或工控機(jī)機(jī)。當(dāng)配備相相應(yīng)的組態(tài)化化監(jiān)控管理軟軟件（DCS-9900軟件），即即可與多臺(tái)KR-9333、KR-9339監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。與與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)后的風(fēng)機(jī)監(jiān)監(jiān)控器增加了了如下功能：：①同時(shí)監(jiān)控網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)所有控制制器的測(cè)量參參數(shù)，實(shí)現(xiàn)綜綜合管理。②修改網(wǎng)內(nèi)各各控制器的設(shè)設(shè)定參數(shù)。③根據(jù)各控制制器運(yùn)行參數(shù)數(shù)變化實(shí)現(xiàn)系系統(tǒng)優(yōu)化管理理。④進(jìn)行歷史數(shù)數(shù)據(jù)及圖形的的記錄，幫助助分析，方便便查詢。4風(fēng)機(jī)管理研研究的效果自1993年開開始北京燕化化煉油廠進(jìn)行行風(fēng)機(jī)自控管管理試驗(yàn)，取取得了良好的的效果，主要要成績反應(yīng)在在節(jié)能和安全全運(yùn)行兩個(gè)方方面。4.11風(fēng)機(jī)運(yùn)行節(jié)節(jié)電效果明顯顯以安裝裝了KR-9333的第二循環(huán)環(huán)水場(chǎng)為例，使使用KR-9333節(jié)能控制器器的節(jié)能效果果見表1。如表1所示，最初初現(xiàn)場(chǎng)試用KR-9333節(jié)能控制器器的第三循環(huán)環(huán)水場(chǎng)，在1993年風(fēng)機(jī)負(fù)荷荷較重的6，7，8，9這4個(gè)月內(nèi)，耗耗電量與1991，1992年同期相比比，節(jié)電量1785333kW·hh，若以0.45元/(kW··h)計(jì)算，這4個(gè)月共節(jié)約約用電費(fèi)7.92萬元；而第第三循環(huán)水場(chǎng)場(chǎng)安裝節(jié)能控控制器的費(fèi)用用只有4.36萬元，可見見投入的費(fèi)用用只需設(shè)備運(yùn)運(yùn)行幾個(gè)月就就能收回。目前我廠廠已陸續(xù)在4個(gè)循環(huán)水場(chǎng)場(chǎng)應(yīng)用了KR-9333智能控制器13臺(tái)，受控風(fēng)風(fēng)機(jī)92臺(tái)，取得了了可觀的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益。表1KR-9933節(jié)能效果比較項(xiàng)目運(yùn)行月份份6月份7月份8月份9月份1991年運(yùn)行行時(shí)間/h67509326915661241992年運(yùn)行行時(shí)間/h6798928893005420使用KR9333運(yùn)行時(shí)間/h5649745563284084平均運(yùn)行時(shí)間差差/h1125185229001688節(jié)電量/(kWW·h)26550437076844039836節(jié)電百分率/％％171931294.2保證風(fēng)風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行行經(jīng)過幾幾年的不斷改改進(jìn)，到1998，1999年度，安全全監(jiān)控器的準(zhǔn)準(zhǔn)確率得到了了大幅度的提提高，其中1999年1月至1999年7月的統(tǒng)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)表明，系系統(tǒng)共報(bào)警17次，其中查查出設(shè)備存在在問題的有13臺(tái)，報(bào)警準(zhǔn)準(zhǔn)確率大于76.5％；并且在在設(shè)備檢查過過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)了2臺(tái)具有嚴(yán)重重設(shè)備隱患的的問題，避免免了設(shè)備的嚴(yán)嚴(yán)重毀壞，收收到了良好的的經(jīng)濟(jì)效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，處于于完好狀態(tài)下下的風(fēng)機(jī)，其其油溫、油位位、振動(dòng)曲線線的特征如下下：①油溫曲線：：從開、停機(jī)機(jī)時(shí)刻起逐漸漸升、降，約約1h左右變成一一條近似直線線的平滑曲線線。②泊位曲線：：無論是否開開機(jī)，都應(yīng)近近似一條水平平的直線。③振動(dòng)曲線：：開機(jī)狀態(tài)下下，圍繞一條條虛擬的直線線作上下窄幅幅振蕩的不規(guī)規(guī)則曲線。1994年以來，我我廠先后在6個(gè)循環(huán)水場(chǎng)場(chǎng)安裝了13臺(tái)KR-9339型風(fēng)機(jī)安全全監(jiān)控器，對(duì)對(duì)86臺(tái)不同類型型的風(fēng)機(jī)進(jìn)行行了長期在線線監(jiān)測(cè)。使我我廠風(fēng)機(jī)的檢檢修維護(hù)由原原來的主要依依據(jù)風(fēng)機(jī)累計(jì)計(jì)運(yùn)行時(shí)間安安排大修，變變?yōu)楦鶕?jù)監(jiān)控控器的測(cè)量數(shù)數(shù)據(jù)來安排檢檢修，使風(fēng)機(jī)機(jī)的檢修維護(hù)護(hù)工作變得更更加科學(xué)合理理。安裝安全全監(jiān)控器后的的風(fēng)機(jī)，檢修修工作量比原原來降低了大大約30％；同時(shí)，多多次避免了風(fēng)風(fēng)機(jī)嚴(yán)重毀壞壞性事故的發(fā)發(fā)生，幾年來來，沒有發(fā)生生過任何意外外損壞事故，取取得了可觀的的效益。5不足之處5.1大型風(fēng)風(fēng)機(jī)不適合應(yīng)應(yīng)用KR-9333節(jié)能控制器器對(duì)于大大功率少機(jī)組組風(fēng)機(jī)的循環(huán)環(huán)水場(chǎng)，由于于每開停1臺(tái)風(fēng)機(jī)，都都會(huì)對(duì)水溫產(chǎn)產(chǎn)生很大的影影響。因而，應(yīng)應(yīng)用KR-9333風(fēng)機(jī)節(jié)能控控制器無法正正常穩(wěn)定控制制水溫。如第第六循環(huán)水場(chǎng)場(chǎng)共有3臺(tái)直徑8.53m、功率160kW的風(fēng)機(jī)，假假設(shè)安裝風(fēng)機(jī)機(jī)節(jié)能控制器器，在設(shè)定溫溫度速率允差差。溫度允差差、執(zhí)行周期期等參數(shù)時(shí)，必必然產(chǎn)生極大大的矛盾，很很難選擇出適適當(dāng)?shù)膮?shù)值值，最終也達(dá)達(dá)不到節(jié)能降降耗的目的。這這種情況下的的風(fēng)機(jī)管理，比比較適合采用用自動(dòng)變頻調(diào)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行行控制管理。目目前也正在進(jìn)進(jìn)行這方面的的準(zhǔn)備工作。5.2KR-939安全控制系統(tǒng)的油位測(cè)量技術(shù)還有待改進(jìn)目前