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冷却塔风机的节能及安全控制分析
点击次数：2796 发布时间：2012-10-30
1、风机节能控制器的分析提出风机节能控制管理的目的，是实现风机运行闭环自动控制。根据生产的需要预先设定供水温度，由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响，用温感探头的实测值及时反应出来，zui终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度，实现自控节能。
通常认为，“变频调速技术”是完成上述过程的理想方法。但变频调速技术在循环水冷却塔风机控制上的运用存在如下局限性和缺陷：
①“变频调速技术”可以做到很高的控温精度，但这在循环冷却水系统却不很重要。
②变频器自身的能量损耗（平均运行效率不足90%）影响节能效果。
③变速运行造成风扇叶片攻角改变（迎风角），风机脱离工作点运行使效率降低。
④电机脱离额定转速的低速运行，以及转速、扭矩、功耗之间的非线性关系，也使
电机的运行效率大为降低。
⑤变频调速系统价格较为昂贵（每千瓦1000元左右），新建工程和老设备改造都需
较大投入。
⑥设计上还必需考虑变频调速器运行在某些特定转速时的破坏性共振问题，和变频
调速器产生强电磁污染对其它仪表的干扰等问题。
2、风机安全监控器分析提出风机安全监控管理的目的，是为了自动检测出振动、油温、油位的变化数值，并进行显示和记录，同时对检测值超限的风机进行报警和停机，以求达到风机安全平稳运行的目的，减少甚至杜绝风机损坏事故的发生。根据现场管理的实际情况，确定了“风机振动”、“滑油油温”、“减速箱油位”3个参数是保证风机安全zui重要的运行参数[3]。又确定了“测量范围”、“测量精度”、“巡检时间”等共15项设计参数进行研发制作。该系统于1993年9月在循环水场得到试用，命名为“KR-939风机安全监控器”。
该系统运用了多参数组合探头技术、数字指令编码技术和计算机网络管理技术。三参数组合探头安装于风机减速箱泊尺固定座上，其探杆直接插入滑油中，将减速箱内的油温、泊位及设备振动值直接转换为电信号，并远传至控制室内的风机安全监控器。每台安全监控器可以用一条四芯电缆挂接8只组合探头，对8台风机的运行参数进行实时监控，同时完成数字显示。超限报警、超限停机等多相功能。经过了多次的试验和改型设计，目前已经成功运用于设备生产现场，各项参数达到了预定的设计要求。
3、实现计算机联网控制分析上面介绍的两种测控系统，可以通过一条四芯、通讯电缆（RS-422标准串行接口）与1台管理计算机连接，计算机可以是通用型PC机或工控机。当配备相应的组态化监控管理软件（DCS-900软件），即可与多台KR-933、KR-939监控器实现联网控制。
与计算机联网后的风机监控器增加了如下功能：
①同时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理。
②修改网内各控制器的设定参数。
③根据各控制器运行参数变化实现系统优化管理。
④进行历史数据及图形的记录，帮助分析，方便查询。
4、风机管理研究的效果分析
4.1风机运行节电效果明显以安装了KR-933的第二循环水场为例，使用KR-933节能控制器的节能效果。zui初现场试用KR-933节能控制器的第三循环水场，在1993年风机负荷较重的6，7，8，9这4个月内，耗电量与1991，1992年同期相比，节电量178533kW·h，若以0.45元/（kW·h）计算，这4个月共节约用电费7.92万元；而第三循环水场安装节能控制器的费用只有4.36万元，可见投入的费用只需设备运行几个月就能收回。
4.2保证风机安全运行根据现场经验，处于完好状态下的风机，其油温、油位、振动曲线的特征如下：
①油温曲线：从开、停机时刻起逐渐升、降，约1h左右变成一条近似直线的平滑曲线。
②泊位曲线：无论是否开机，都应近似一条水平的直线。
③振动曲线：开机状态下，围绕一条虚拟的直线作上下窄幅振荡的不规则曲线。
5、不足之处分析
5.1大型风机不适合应用KR-933节能控制器对于大功率少机组风机的循环水场，由于每开停1台风机，都会对水温产生很大的影响。因而，应用KR-933风机节能控制器无法正常稳定控制水温。如第六循环水场共有3台直径8.53m、功率160kW的风机，假设安装风机节能控制器，在设定温度速率允差。温度允差、执行周期等参数时，必然产生*的矛盾，很难选择出适当的参数值，zui终也达不到节能降耗的目的。这种情况下的风机管理，比较适合采用自动变频调速系统进行控制管理。目前也正在进行这方面的准备工作。
5.2KR-939安全控制系统的油位测量技术还有待改进目前KR-939安全监控器仍存在不足，其主要问题是油位监测，由于受恶劣条件的影响，较容易出现热丝结垢、滑油含水造成断丝故障。若探头检修不及时，还需要进行人工上塔巡检实测。加强风机的科学现代化管理，还应在现有的基础上不断改进。
通常认为，“变频调速技术”是完成上述过程的理想方法。但变频调速技术在循环水冷却塔风机控制上的运用存在如下局限性和缺陷：
①“变频调速技术”可以做到很高的控温精度，但这在循环冷却水系统却不很重要。
②变频器自身的能量损耗（平均运行效率不足90%）影响节能效果。
③变速运行造成风扇叶片攻角改变（迎风角），风机脱离工作点运行使效率降低。
④电机脱离额定转速的低速运行，以及转速、扭矩、功耗之间的非线性关系，也使
电机的运行效率大为降低。
⑤变频调速系统价格较为昂贵（每千瓦1000元左右），新建工程和老设备改造都需
较大投入。
⑥设计上还必需考虑变频调速器运行在某些特定转速时的破坏性共振问题，和变频
调速器产生强电磁污染对其它仪表的干扰等问题。
2、风机安全监控器分析提出风机安全监控管理的目的，是为了自动检测出振动、油温、油位的变化数值，并进行显示和记录，同时对检测值超限的风机进行报警和停机，以求达到风机安全平稳运行的目的，减少甚至杜绝风机损坏事故的发生。根据现场管理的实际情况，确定了“风机振动”、“滑油油温”、“减速箱油位”3个参数是保证风机安全zui重要的运行参数[3]。又确定了“测量范围”、“测量精度”、“巡检时间”等共15项设计参数进行研发制作。该系统于1993年9月在循环水场得到试用，命名为“KR-939风机安全监控器”。
该系统运用了多参数组合探头技术、数字指令编码技术和计算机网络管理技术。三参数组合探头安装于风机减速箱泊尺固定座上，其探杆直接插入滑油中，将减速箱内的油温、泊位及设备振动值直接转换为电信号，并远传至控制室内的风机安全监控器。每台安全监控器可以用一条四芯电缆挂接8只组合探头，对8台风机的运行参数进行实时监控，同时完成数字显示。超限报警、超限停机等多相功能。经过了多次的试验和改型设计，目前已经成功运用于设备生产现场，各项参数达到了预定的设计要求。
3、实现计算机联网控制分析上面介绍的两种测控系统，可以通过一条四芯、通讯电缆（RS-422标准串行接口）与1台管理计算机连接，计算机可以是通用型PC机或工控机。当配备相应的组态化监控管理软件（DCS-900软件），即可与多台KR-933、KR-939监控器实现联网控制。
与计算机联网后的风机监控器增加了如下功能：
①同时监控网内所有控制器的测量参数，实现综合管理。
②修改网内各控制器的设定参数。
③根据各控制器运行参数变化实现系统优化管理。
④进行历史数据及图形的记录，帮助分析，方便查询。
4、风机管理研究的效果分析
4.1风机运行节电效果明显以安装了KR-933的第二循环水场为例，使用KR-933节能控制器的节能效果。zui初现场试用KR-933节能控制器的第三循环水场，在1993年风机负荷较重的6，7，8，9这4个月内，耗电量与1991，1992年同期相比，节电量178533kW·h，若以0.45元/（kW·h）计算，这4个月共节约用电费7.92万元；而第三循环水场安装节能控制器的费用只有4.36万元，可见投入的费用只需设备运行几个月就能收回。
4.2保证风机安全运行根据现场经验，处于完好状态下的风机，其油温、油位、振动曲线的特征如下：
①油温曲线：从开、停机时刻起逐渐升、降，约1h左右变成一条近似直线的平滑曲线。
②泊位曲线：无论是否开机，都应近似一条水平的直线。
③振动曲线：开机状态下，围绕一条虚拟的直线作上下窄幅振荡的不规则曲线。
5、不足之处分析
5.1大型风机不适合应用KR-933节能控制器对于大功率少机组风机的循环水场，由于每开停1台风机，都会对水温产生很大的影响。因而，应用KR-933风机节能控制器无法正常稳定控制水温。如第六循环水场共有3台直径8.53m、功率160kW的风机，假设安装风机节能控制器，在设定温度速率允差。温度允差、执行周期等参数时，必然产生*的矛盾，很难选择出适当的参数值，zui终也达不到节能降耗的目的。这种情况下的风机管理，比较适合采用自动变频调速系统进行控制管理。目前也正在进行这方面的准备工作。
5.2KR-939安全控制系统的油位测量技术还有待改进目前KR-939安全监控器仍存在不足，其主要问题是油位监测，由于受恶劣条件的影响，较容易出现热丝结垢、滑油含水造成断丝故障。若探头检修不及时，还需要进行人工上塔巡检实测。加强风机的科学现代化管理，还应在现有的基础上不断改进。