Didelio efektyvumo katilų traukos ventiliatoriai padeda sumažinti energijos suvartojimą pramoniniuose katiluose

Daugelyje pramoninių katilinių indukcinis traukos ventiliatorius yra viena didžiausių nuolatinių elektros apkrovų išmetamųjų dujų sistemoje. Aukšto efektyvumo katilo sukeltos traukos ventiliatoriai gali sumažinti šią apkrovą, tačiau vien didesnio ar naujesnio ventiliatoriaus montavimas negarantuoja mažesnių energijos sąnaudų. Realiai sutaupoma pritaikius ventiliatorių prie tikrojo oro srauto, sistemos slėgio, išmetamųjų dujų temperatūros ir katilo apkrovos.

Dažna problema, kad ID ventiliatorius parenkamas vien pagal katilo galingumą. Tačiau faktiškai eksploatuojant reikalingas darbo režimas keičiasi priklausomai nuo kuro rūšies, oro pertekliaus, išmetamųjų dujų temperatūros, dulkių surinkėjo varžos, kanalo konfigūracijos ir katilo apkrovos. Todėl didelio efektyvumo katilo sukeltos traukos ventiliatoriai turėtų būti parenkami iš visos sistemos veikimo sąlygų, o ne tik pagal variklio galią ar ventiliatoriaus dydį.

1. Pradėkite nuo oro srauto ties tikrojo ventiliatoriaus įleidimo anga

Prieš pasirinkdami didelio efektyvumo katilo sukeltus traukos ventiliatorius, nustatykite, ar nurodytas oro srautas suteikiamas normaliomis sąlygomis, ar tikrosios ventiliatoriaus įleidimo sąlygomis.

Didėjant temperatūrai, išmetamosios dujos žymiai išsiplečia. Paprastam skaičiavimui:

Q₂ = Q₁ × T₂ / T1

kur Q yra tūrinis srautas, o T yra absoliuti temperatūra Kelvinais.

Pavyzdžiui, jei reikalingas išmetamųjų dujų srautas yra 30 000 Nm³/h esant 20°C, o dujų temperatūra ventiliatoriaus įleidimo angoje yra 180°C:

Q₂ = 30 000 × 453 / 293 ≈ 46 350 m³/h

Tai reiškia, kad ventiliatorius iš tikrųjų valdo maždaug 46 350 m³/h esant nurodytai temperatūrai, darant prielaidą, kad atliekant šį preliminarų skaičiavimą slėgio korekcija yra nedidelė.

Todėl tiesiogiai naudojant standartinių sąlygų srautą ventiliatoriaus parinkimui, mašina gali būti per maža. Didelio efektyvumo katilo sukeltos traukos ventiliatoriai turi būti parinkti aiškiai apibrėžtomis dujų sąlygomis, kad ventiliatoriaus kreivės veikimo taškas būtų teisingas.

2. Apskaičiuokite visą sistemos slėgio nuostolį

Ventiliatoriaus efektyvumas negali kompensuoti netinkamai suprojektuotos išmetamųjų dujų sistemos.

Didelio efektyvumo katilų sukeltų traukos ventiliatorių reikalaujamas slėgis turėtų apimti visus pagrindinius pasipriešinimo taškus:

Katilo dujų kanalai

Ekonomizatorius

Oro pašildytuvas

Ciklonas

Maišinis filtras arba ESP

Šveitiklis

Ortakiai

Alkūnės ir perėjimai

Amortizatoriai

Kaminas

Kompensacinės jungtys ir kiti komponentai

Praktinis skaičiavimas gali atrodyti taip: KomponentasSlėgio nuostoliaiKatilas ir šilumos perdavimo sekcija850 „PaDuctwork“450 „PaBag“ filtras1 200 „PaDamperis“ ir perėjimai250 PaDūmtraukis ir išėjimas350 PaIš viso3100 PaJei sistemos pasipriešinimas neįvertintas, ventiliatorius nepasieks reikiamo oro srauto. Jei jis gerokai pervertintas, ventiliatorius gali veikti esant bereikalingai aukštam slėgiui ir sunaudoti daugiau energijos.

Tai yra viena iš priežasčių, kodėl didelio efektyvumo katilų sukeltos traukos ventiliatoriai visada turėtų būti pasirenkami kartu su sistemos varžos skaičiavimu.

3. Nenaudokite sklendės kaip pagrindinio energijos taupymo įrenginio

Viena iš paprasčiausių problemų, kurias galima rasti atliekant įrenginio patikrinimą, yra ventiliatorius, veikiantis beveik visu greičiu, o jo įleidimo arba išleidimo sklendė yra stipriai droseliai.

Ventiliatorius toliau generuoja slėgį, o sklendė sukuria papildomą pasipriešinimą, kad sumažintų oro srautą. Energija, sunaudota šiam dirbtiniam pasipriešinimui įveikti, iš esmės yra švaistoma.

Didelio efektyvumo katilo sukeltų traukos ventiliatorių atveju kintamo greičio valdymas dažnai yra efektyvesnis, kai katilas turi platų veikimo diapazoną.

Gerbėjų giminystės dėsniai pateikia naudingą pirmąjį įvertinimą:

Q₂ / Q1 = N2 / N1

P2 / P1 ≈ (N2 / N1)³

Pavyzdžiui, jei ventiliatoriaus greitis sumažinamas nuo 100 % iki 80 %:

P₂ / P1 ≈ 0,8³ = 0,512

Teorinė ventiliatoriaus galia panašiomis darbo sąlygomis tampa maždaug 51 % pradinės vertės.

Faktinis įrenginio taupymas priklausys nuo sistemos kreivės, variklio efektyvumo, VFD efektyvumo ir naujo veikimo taško. Vis dėlto kubinis santykis paaiškina, kodėl greičio kontrolė gali būti daug efektyvesnė nei droselio reguliavimas.

4. Naudokite krosnies slėgį kaip valdymo tikslą

Vien įdiegti VFD neužtenka.

Blogai sukonfigūruotas VFD vis tiek gali eikvoti energiją, jei ventiliatorius veikia greičiau nei reikia. Valdymo sistema turi reaguoti į faktinį krosnies traukos poreikį.

Įprasta tvarka yra tokia:

Krosnies slėgio jutiklis → PID valdiklis → VFD → ID ventiliatoriaus variklis

Pavyzdžiui, jei reikalingas krosnies slėgis yra -50 Pa, o išmatuotas slėgis -80 Pa, valdymo sistema turėtų palaipsniui mažinti ventiliatoriaus greitį, o ne leisti ventiliatoriui toliau veikti visu greičiu.

Tikslinis slėgis turi būti nustatytas pagal katilo gamintojo degimo reikalavimus. Per didelis neigiamas slėgis automatiškai nėra geresnis.

Naudojant tinkamai sukonfigūruotus didelio efektyvumo katilo sukeltus traukos ventiliatorius, tikslas yra išlaikyti stabilų krosnies slėgį, išleidžiant tik tiek išmetamųjų dujų, kiek reikia esamai katilo apkrovai.

5. Laikykite darbaratį švarų

Darbaračio būklė turi tiesioginės įtakos ventiliatoriaus veikimui.

Naudojant biomasę, anglį, kūrenamą atliekomis ir kitais dulkėtais katilais, pelenai gali kauptis ant menčių. Jei nuosėdos yra netolygios, tai keičia besisukančio mazgo masės pasiskirstymą ir gali sukelti vibraciją.

Paprastas techninės priežiūros patikrinimas turėtų apimti:

Užblokuokite ventiliatorių ir atlikite įrenginio izoliavimo procedūrą.

Patikrinkite sparnuotę per prieigos angą.

Patikrinkite, ar abiejose ašmenų pusėse nesusikaupė pelenų.

Patikrinkite priekinius kraštus, ar nėra erozijos.

Patikrinkite, ar nėra įtrūkimų ar deformacijų.

Kai saugu tai padaryti, agregatą pasukite rankiniu būdu.

Po valymo patikrinkite guolių būklę ir veleno išlygiavimą.

Ventiliatorius, kuris iš pradžių veikė sklandžiai, bet kelis mėnesius išvysto vis didėjančią vibraciją, neturėtų būti iš karto apkaltintas varikliu.

Didelio efektyvumo katilų sukeltų traukos ventiliatorių atveju būtina išlaikyti sparnuotės aerodinaminę formą ir masės balansą, kad būtų išlaikytas suprojektuotas veikimas.

6. Aukšta temperatūra keičia ventiliatoriaus darbo sąlygas

Temperatūra turi įtakos ir dujų tankiui, ir mechaninei konstrukcijai.

Didėjant išmetamųjų dujų temperatūrai, mažėja jų tankis. Todėl tikrasis tūrinis srautas didėja esant tam pačiam masės srautui.

Aukšta temperatūra taip pat gali turėti įtakos:

Veleno išplėtimas

Guolių temperatūra

Tepalo gyvenimas

Movos išlyginimas

Korpuso išplėtimas

Sandarinimas

Variklio aušinimas

Ventiliatoriaus medžiagos pasirinkimas

Didelio našumo katilo sukeltų traukos ventiliatorių atveju didžiausia nuolatinė dujų temperatūra turi būti nurodyta prieš užbaigiant ventiliatoriaus konstrukciją.

Tais atvejais, kai temperatūra smarkiai svyruoja, montuojant reikia atsižvelgti į šiluminį plėtimąsi. Šaltasis lygiavimas, kuris išjungimo metu atrodo teisingas, gali pasikeisti, kai įranga pasiekia darbinę temperatūrą.

7. Prieš padidindami ventiliatoriaus greitį, patikrinkite filtro slėgio kritimą

Nešvarus maišelio filtras dažnai painiojamas su per mažo dydžio ventiliatoriumi.

Tarkime, kad pramoninis katilas iš pradžių veikia su maišelio filtro slėgio kritimu 900 Pa. Po darbo mėnesių slėgio kritimas padidėja iki 1500 Pa dėl dulkių apkrovos arba prastų valymo rezultatų.

Ventiliatorius dabar turi įveikti papildomą:

1500–900 = 600 Pa

Jei ventiliatoriaus greitis padidinamas siekiant kompensuoti, variklio galia gali žymiai padidėti.

Prieš padidindami didelio efektyvumo katilo sukeltų traukos ventiliatorių greitį, technikai turėtų išmatuoti slėgį prieš ir už dulkių surinktuvo.

Jei slėgio kritimas neįprastai padidėjo, patikrinkite:

Filtravimo maišeliai

Valymas impulsiniu būdu

Dulkių šalinimo sistema

Bunkerio užsikimšimas

Oro nutekėjimas

Slėgio skirtumo jutiklis

Didelio pasipriešinimo komponento tvirtinimas gali būti ekonomiškesnis nei ventiliatoriaus modifikavimas.

8. Praktinis atvejis: ID ventiliatoriaus galios sumažinimas esant dalinei apkrovai

Apsvarstykite biomasės katilą, veikiantį su:

Garo našumas: maždaug 12 t/val

Išmetamųjų dujų srautas darbo sąlygomis: apie 42 000 m³/val

Ventiliatoriaus įleidimo temperatūra: 165°C

Reikalingas ventiliatoriaus slėgis: maždaug 2800 Pa

Variklio galia: 75 kW

Ventiliatoriaus greitis: maždaug 1480 aps./min

Esamas valdymas: įleidimo sklendė

Tipinė katilo apkrova: 60–90 %

Įprastos gamybos metu operatoriai pastebėjo, kad ID ventiliatoriaus variklio srovė išliko santykinai aukšta net ir sumažėjus katilo galiai.

Pirmojo patikrinimo metu rimtų guolio problemų nerasta, o sparnuotė buvo struktūriškai priimtina.

Kitas žingsnis buvo palyginti ventiliatoriaus greitį, sklendės padėtį, krosnies slėgį ir katilo apkrovą.

Kai katilo apkrova buvo maždaug 65 %, ventiliatorius vis dar veikė beveik visu greičiu, o įleidimo sklendė buvo gerokai uždaryta. Todėl sistema daugiausia valdė oro srautą droseliu.

Sprendimas buvo įdiegti VFD ir pakeisti valdymo logiką taip, kad ventiliatoriaus greitis reaguotų į krosnies slėgį ir katilo apkrovą.

Pradėjus eksploatuoti, ventiliatoriaus nebereikėjo veikti beveik maksimaliai esant mažos apkrovos laikotarpiams. Tikslus energijos taupymas priklauso nuo galutinio darbo taško ir gamyklos gamybos grafiko, tačiau modifikacija sumažino nereikalingą ventiliatoriaus darbą ir užtikrino stabilesnę traukos kontrolę.

Šis atvejis iliustruoja svarbų dalyką: didelio efektyvumo katilų sukeliami ventiliatoriai yra ne tik ventiliatoriaus techninė įranga. Valdymo strategija gali turėti tiek pat įtakos energijos suvartojimui.

9. Stebėkite variklio srovę, bet nediagnozuokite ventiliatoriaus vien tik iš srovės

Variklio srovė yra naudinga, tačiau ji turėtų būti traktuojama kaip vienas veikimo parametras, o ne kaip visa diagnozė.

Dėl didelio efektyvumo katilų sukeltų ventiliatorių operatoriai turėtų tendenciją:

Variklio srovė

Variklio galia

Ventiliatoriaus greitis

Krosnies slėgis

Ventiliatoriaus įleidimo slėgis

Ventiliatoriaus išėjimo slėgis

Išmetamųjų dujų temperatūra

Vibracija

Guolių temperatūra

Filtro slėgio skirtumas

Pavyzdžiui, jei variklio srovė didėja, o oro srautas nesikeičia, ištirkite, ar nepadidėjo sistemos pasipriešinimas.

Jei srovė ir vibracija didėja kartu, patikrinkite sparnuotę, guolius, movą ir išlygiavimą.

Jei srovė mažėja, o krosnies slėgis tampa nepakankamas, patikrinkite, ar nepasikeitė ventiliatoriaus greitis, sklendės padėtis, ortakio nuotėkis arba sparnuotės būklė.

Tendencijos duomenys yra daug naudingesni nei vienas matavimas, atliktas atliekant techninės priežiūros vizitą.

10. Venkite per didelio ventiliatoriaus dydžio

Per didelis dydis yra dar vienas dažnas neefektyvaus veikimo šaltinis.

Ventiliatorius, pasirinktas esant per dideliam oro srautui ir slėgiui, didžiąją darbo laiko dalį gali praleisti toliau nuo numatyto projektavimo taško. Tada operatoriai kompensuoja uždarydami amortizatorius arba sumažindami greitį.

Renkantis didelio efektyvumo katilo sukeltus traukos ventiliatorius, apibrėžkite bent tris veikimo sąlygas:

Minimali apkrova → Normali apkrova → Maksimali apkrova

Ventiliatorius turi stabiliai veikti numatytu veikimo diapazonu.

Jei katilas paprastai dirba 60–90 % galia, pasirinkus ventiliatorių tik apie ekstremalų teorinį maksimumą, didžiąją metų dalį darbo taškas gali būti neefektyvus.

Tikslas nėra didžiausias gerbėjas. Tai tinkamas ventiliatorius.

11. Praktinės priežiūros grafikas

Energijos vartojimo efektyvumas nesibaigia po paleidimo.

Didelio efektyvumo katilų sukeltų traukos ventiliatorių atveju paprasta techninės priežiūros programa, pagrįsta būkle, gali užkirsti kelią našumo pablogėjimui.

Kasdieniai arba pamaininiai patikrinimai:

Variklio srovė

Guolių temperatūra

Krosnies slėgis

Nenormalus triukšmas

Vibracijos indikacija

Savaitinis patikrinimas:

Variklio ir ventiliatoriaus būklė

Sklendės veikimas

Ortakio nutekėjimas

Filtro slėgio skirtumas

Mėnesinės arba planuojamos išjungimo patikros:

Darbaračio nuosėdos

Ašmenų erozija

Sukabinimo sąlyga

Veleno būklė

Pamatų varžtai

Kasmetinė arba pagrindinė priežiūra:

Dinaminis balansavimas, kai reikia

Guolių patikra

Išlygiavimo patikrinimas

Detalus sparnuotės patikrinimas

Veikimo palyginimas su paleidimo duomenimis

Tikslus intervalas turėtų būti koreguojamas atsižvelgiant į kurą, dulkių koncentraciją, darbo valandas ir gamintojo rekomendacijas.

Išvada

Didelio efektyvumo katilo sukeltos traukos ventiliatoriai gali sumažinti katilo pagalbinės energijos sąnaudas, tačiau efektyvumas prasideda nuo tinkamos konstrukcijos, o ne tiesiog pasirenkant didelio efektyvumo variklį.

Svarbiausi žingsniai yra nesudėtingi: apskaičiuokite tikrąjį išmetamųjų dujų tūrį, nustatykite bendrą sistemos varžą, pasirinkite ventiliatorių ties tikruoju darbo tašku, reguliuokite greitį pagal krosnies trauką, palaikykite darbo ratą švarų ir stebėkite visą sistemą, o ne vien variklio srovę.

Esamuose katiluose greičiausios energijos taupymo galimybės dažnai randamos dirbant su daline apkrova, per dideliu sklendės droseliu, nešvariais filtrais, ortakių nuotėkiu ir sparnuotės užsiteršimu.

Gerai suprojektuota didelio efektyvumo katilo sukeltos traukos ventiliatorių sistema turėtų patikimai tiekti reikiamą trauką, išvengiant nereikalingo slėgio ir oro srauto. Ilgainiui toks teisingo ventiliatoriaus pasirinkimo, sistemos priežiūros ir protingo valdymo derinys įprastą katilo išmetimo sistemą paverčia efektyvia.