手艺丨氛围悬浮离心鼓风机正在水泥行业的应用

正在环保法律力度不竭加年夜，错峰出产常态化的布景下，水泥企业节能减排曾经迫在眉睫。正在水泥出产中，风性能耗庞大，约占总能耗的30%~35%。近两年来，良多水泥企业正在技悔改程中，针对于鼓风机停止了进级，将空气悬浮风机改换为高效节能的氛围悬浮离心鼓风机。氛围悬浮离心鼓风机放弃了保守鼓风机所必须的增速齿轮、联轴器、光滑以及冷却电扇等零碎，从而晋升了产物的服从、工艺机能和运转可靠性，防止了乐音、振动和烧毁光滑油等对于情况形成的两次净化，削减了设置装备摆设保护任务量，浪费了设置装备摆设保护本钱。

1　氛围悬浮离心鼓风机根基道理及特色

氛围悬浮离心鼓风机现场照片见图1，它是一种应用航空策动机计划经历开发的全新观点鼓风机，其根基道理是经由过程氛围悬浮轴承支持以及变频器节制的高速永磁同步电念头间接驱动同轴离心叶轮做功，输入无油干净氛围。它具备供宇量年夜、运转颠簸、服从高、布局复杂、乐音低、占空中积小、分量小、使用年限长、培修量小、不必光滑、气体没有会被油净化等长处，节能效益明显。该产物首要涵盖了氛围动压箔片轴承、高速年夜功率永磁电念头、高效气动零碎、变频节制以及检测监视手艺等焦点手艺。

图1　氛围悬浮离心鼓风机现场照片

1.1　氛围动压箔片轴承

氛围动压箔片轴承是一种采纳弹性元件作为支承的自感化式动压气体轴承，与保守的刚刚性以及滚珠轴承比拟，具备转速高、无净化、磨擦功耗低、寿命长、任务温度规模宽、不变性好以及自顺应性强等诸多长处，正在高温制冷、航空航天和国防等范畴具备主要的应用代价以及普遍的成长远景[1]。氛围悬浮离心鼓风机依托氛围力场使转子悬浮并连结高速运行。这类轴承与保守的滚柱轴承分歧，运转时反转展转轴以及轴承之间不物理打仗点，不必光滑油，能量消耗低。为了庇护发动遏制时的轴承概况，采纳了低温固体涂层，没有需要保护，可持久运转，今朝可完成无端障20 000次启停，按天天启停一次计较，可运转54.79年。

1.2　高速年夜功率永磁电念头

跟着永磁资料机能的不竭改进以及进步，出格是钕铁硼、钐钴永磁资料的热不变性以及耐侵蚀性的改进以及价钱的慢慢降低和电力电子器件的进一步成长，加之永磁电念头研讨开发经历的慢慢幼稚，高速永磁电念头的研讨开发进入了一个新阶段[2]。出格是因为军用及平易近用需求日趋增加，国际外针对于高速永磁电念头的研讨也慢慢深切。石家庄金士顿轴承科技无限公司按照国度环保请求及军平易近交融的计谋需求，采纳氛围动压箔片轴承为支持停止了高速永磁电念头为焦点的氛围悬浮离心鼓风机的研制、出产及发卖，今朝曾经构成了功率15~300 kW、转速20 000~100 000 r/min，近50余种产物谱系散布。高速永磁电念头正在转子强度、转子零碎能源学、电磁计划、冷却零碎计划与温升计较、高速轴承和节制器的研制等方面具有很多惯例电念头所没有具备的特别关头问题，其计划是一个集电磁场、转子强度、转子能源学、流体场与温度场等多物理场屡次迭代的分析计划进程[3]。氛围悬浮离心鼓风机采纳了高速直联电念头，与惯例的依托齿轮增速方式的风机有素质的差别。因为不了齿轮增速，年夜年夜削减了由于机器传动以及机器磨擦而发生的动力耗损，年夜年夜晋升了服从。经由过程变频器调理电念头转速来调理风量，精度较高。氛围悬浮离心鼓风机主机如图2所示。

图2　氛围悬浮离心鼓风机主机

1.3　高效气动零碎

叶片式流体机器中，能量转换是正在带有叶片的转子及持续绕流叶片的介质之间停止的。当介质可紧缩的时辰，介质的能量应包罗微观的动能及介质的内能。正在流体机器中，内能与介质的焓值紧密亲密相干。介质流过机械后焓值的转变量，不只以及叶轮所做的功无关，并且与机械外部的热力学进程及热量的传送无关。为包管所需的能量头，鼓风机的转速凡是较高，这就必需思索到流动的马赫数对于鼓风机任务的影响和叶片正在向心力感化下的强度问题。为避免鼓风机正在运转时发作喘振，正在计划时就要尽量使鼓风机有较宽的不变任务地区。正在停止叶轮计划时，采纳较小的叶片进口角，这类叶轮具备较宽的不变任务规模战争坦或者陡降的机能曲线。别的，正在断定鼓风机的计划点时，离喘振点有必然的间隔，普通请求喘振流量小于0.8倍的计划工况流量。

1.4　变频节制以及检测监视手艺

正在鼓风机与管网零碎结合任务时，普通请求鼓风机的任务点正在计划点上。但正在现实运行中，因为用户请求纷歧样，鼓风机任务点能够有变更，这时候就需要挪动鼓风机或者管网的任务点，以知足用户请求。常用的调理方式有：（1）进口节省；（2）出口节省；（3）采纳可动弹的叶片；（4）采纳可动弹的出口导叶；（5）采纳可动弹的扩压器叶片；（6）变速调理；（7）改动台数调理等。今朝氛围悬浮离心鼓风机采纳PLC与变频调速节制零碎，PID主动调理风量风压，使风机任务规模内到达最经济运转状况。节制零碎对于转速、风压、风量、温度等停止自检，具有防喘振以及报警主动停机功用。

1.5　典范氛围悬浮离心鼓风机测试

按照研制请求成立了高速永磁电念头与氛围悬浮离心鼓风机集成停止机能测试。驱动零碎采纳Vacon变频器，电念头转速为34 200 r/min，壳体振动峰值小于3 m/s2，定子温升正在90 ℃之内。经测定电念头服从为97.5%。风机测试现场照片如图三、图4所示，振动测试成果如图5所示。

图3　氛围悬浮离心鼓风机气动测试照片

图4　电念头输出电流波形

图5　振动测试

1.6　氛围悬浮鼓风机与空气悬浮风机的比照

空气悬浮风机属于容积式鼓风机，依托扭转时叶片间的容积转变将氛围挤出机壳，实际上，若是转子、机壳强度以及电念头功率充足的话，其排气压力能够一向增添。空气悬浮风机的另外一特色是其排气流量只与其转速无关，正在排气压力有动摇的时辰（峰值没有跨越额外排气压力），只需转速没有改动，流量根基上也是稳定的。而这类使用工况正在水泥行业中最为罕见。

氛围悬浮鼓风机属于离心式鼓风机，有喘振以及梗阻两种特征，正在这两种地区内是没有许可运转的。针对于水泥厂的需求，正在明白所需流量的条件下，恒流量形式可顺应现场压力脉动的工况，经由过程装置正在风机出口处的流量传感器，及时检测风机的进口流量。当排气压力发作转变的时辰，以后转速下的流量值亦会发作改动，从而偏偏离设定的流量值，此时中控PLC便会按照流量偏偏离标的目的，收回晋升或许降低转速的指令，让及时流量从头回到设定流量。GF100/0.4机型机能曲线见图6，正在鼓风机许可运转的区间内，恒流量调理能够笼盖的压力规模为20~40 kPa，流量规模为40~95 m3/min，所用工况正在该区间内便可。

图6　典范氛围悬浮鼓风机机能曲线

2　氛围悬浮离心鼓风机正在水泥行业的应用

水泥厂可使用氛围悬浮离心鼓风机用于气体保送、粉尘物料保送、烟气脱硫等。今朝金士顿轴承科技无限公司的氛围悬浮风机曾经正在北京金隅北水环保科技无限公司、邯郸金隅太行水泥无限义务公司、河北金隅鼎鑫水泥无限公司、河北金隆水泥团体无限公司、涞水金隅冀东环保科技无限公司、河南孟电团体水泥无限公司、临朐山川水泥无限公司、铜川威望特种水泥无限公司、平阴山川水泥无限公司等多家水泥企业应用，并获得了高度承认。首要应用的工序有一次风机、窑头/窑尾喂煤风机、均化库库上风机等。取代原本的磁悬浮风机，设置装备摆设运转工况为进口升压25~120 kPa，单机最年夜风量300 m3/min。抽取的典范节能数据见表1，应用工况照片见图七、图8。

表1　头煤风机节能比照数据

图7　均化库库上风机

图8　窑头送煤风机

3　竣事语

氛围悬浮离心鼓风机是一种高效节能的新型环保离心鼓风机，凭仗节能、低乐音、无油、运转可靠、操纵保护简洁以及半永远寿命等劣势，将成为将来最节能的流体设置装备摆设之一 。金士顿公司是继韩国迷信手艺研讨院以后天下上第两家自立研发作产氛围悬浮离心鼓风机的企业，冲破了韩国长达13年的手艺把持，可正在水泥、食物、污水、化工等范畴普遍使用，完成节能目标。

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