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★节能与环保 ★ 矿用离心式通风机应用调速装置节能效果分析 路林旺 山西西山煤电集团公司机电处,山西省太原市, 030053 摘 要 分析了矿山常用离心式通风机应用调速技术的有效性与局限性。分析表明, 4 - 72和K4 - 73 - 02系列应用调速技术的效益主要取决于闸门的关闭程度。对于4 - 73 - 11 系列通风机,根据通风机比例曲线与等效率曲线两者之间的相互关系,可将通风机的特性曲 线坐标平面划分为两个区域,根据工况点在每个区域中的位置,分析在相应区域内应用调速 技术的有效性和局限性。 关键词 离心式通风机 变转数调节 工况点 中图分类号 TD441 文献标识码 A An analysis of speed regulator’s energy saving perance with centrifugal mine ventilators Lu Linwang Electro - Mechanical Division , Xishan Coal 其作用相当于增加 了通风系统的局部阻力损失;该损失的大小取决于 闸门的开启程度。 采用调速的方法提高设备的运行效益,实质上 就是将闸门处产生的局部阻力损失加以回收,使之 变为有用的能量。这种能量转化的有效性取决于闸 门的开启程度。即闸门的开启程度直接决定着效益 101 矿用离心式通风机应用调速装置节能效果分析 与投资的比值。下面给出确定效益大小的考核方 法。 图1 4 - 72系列通风机特性曲线 4 - 72型通风机的特性曲线如图1所示。图中 R1为闸门全开时通风系统网路阻力特性曲线,其 工况点为M1; R2为通风机实际运行工况下通风网 路阻力特性曲线,其工况点为M2。M2在通风机压 头特性曲线上的位置取决于闸门的开启程度。显而 易见, M1和M2之间的距离越长,且在该工况下 运行时间越长,则采用调速技术产生的效益就越 大。 设M1对应的通风机轴功率为P1, M2对应的 轴功率为P2。P1和P2的数值均可从特性曲线上 获得,而P2的数值还可由实测得到。M2对应的 风量为Q2,该值也是矿井所需要的风量。为了在 闸门全开的情况下使通风机的风量达到Q1的数 值,应采用调速的方法使通风机的工况点从M1移 到M11。通风机的转数亦由n1变为n2。M11点对应 的轴功率为 P11 n2 n1 3 P1 M2和M11两工况点功率的差值为 ΔP P2-P11 设电价为k,则在一年内通风机节省的用电费 用为 q 8760k Δ P 若调速装置的投资为q′,则设备的投资回收 期y为 y q′ q 因此,可利用投资回收期y值的多少来判定 通风机设备应用调速技术是否有效。 2 K4 - 73 - 02双进风离心式通风机 K4 - 73 - 02型通风机的转子相当于2个4 - 73 - 11通风机转子的组合。但该通风机没有前导 器,风量的调节同样依靠通风机进风道中的闸门设 施。因此,该系列通风机应用调速装置有效性的分 析过程同4 - 72型通风机基本一致。 3 4 - 73 - 11离心式通风机 4 - 73 - 11系列通风机本身具备前导器调节装 置,在较大范围内可以调节通风机的性能。前导器 主要由一系列扇形叶片组成。当扇形叶片平面与转 子轴线的夹角改变时,通风机的性能将发生相应变 化。4 - 73 - 11特性曲线如图2所示。从图2中可 以看出,当前导器叶片角度改变时,通风机压头与 流量的关系曲线相应地发生了变化。同时,效率曲 线亦发生了变化。值得注意的是,当前导器的角度 变化时,效率曲线的变化趋势是向减小的方向变 化。这种变化趋势为采用调速方法提高通风机的运 行效益提供了可能性。 图2 4 - 73系列通风机特性曲线 4 - 73型通风机应用调速装置产生的效益取决 于前导器叶片平面与叶轮轴线之间的夹角α,同时 还与工况点在特性曲线上的位置有关。一般来讲, α值越大,应用调速装置的效益就越好; 当α角小 到一定数值时,应用调速装置将失去意义。当工况 点处在特性曲线上的某一区域时,应用调速方法有 效;而在另一区域时应用调速方法将得不偿失。 如图2所示,用曲线L - L将特性曲线划分为 两个区域,分别用A和B表示。在区域A内,调 201 中国煤炭第35卷第9期2009年9月 速比例曲线与通风机的等效率曲线夹角较大,并在 很大的范围内两曲线几乎正交;因此A区是最适 宜应用调速技术的区域。在该区域内,如果前导器 叶片角度较大,那么应用调速技术将会有较好的效 益。 在区域B内,调速比例曲线与等效率曲线夹 角较小,在某些地方甚至两曲线近似平行。比例曲 线上的点为相似工况点,相似工况点之间的效率是 相等的。当比例曲线与等效率曲线相平行时,应用 调速技术将不会有任何效果。因此, B区是应用调 速技术不理想的区域。 4 性能试验 为了验证上述分析的正确性,本文对一台4 - 73 - 11№10型离心式通风机进行了性能试验。试 验系统的布置形式为进气试验方式,试验管路的直 径为800 m ,试验装置符合国标1236 - 2000用标 准化风道对通风机进行性能试验所规定的要求。 通风机拖动电机的额定转数为1450 r/ min ,通风机 与电机为直联方式,采用变频调速方式改变电动机 的转数。 该通风机的有因次性能曲线如图3所示。选用 两个工况点进行试验验证,两个工况点在性能曲线 中的位置为图3中的K1和K2,其分别位于A区 和B区内。 首先对K1工况点进行试验。试验时使通风机 入口处的前导器叶片处于全开位置,改变管路阻力 使管路的阻力特性曲线通过K1点,该阻力曲线与 前导器全开时的通风机特性曲线交于K11点,测出 该工况点的工况参数。然后改变通风机的的转数, 将通风机前导器全开时的特性曲线调节至K1点, 测出通风机的工况参数。最后,将通风机的转数重 新调回到1450 r/ min ,应用改变前导器叶片角度的 方法将工况点调至K1点,测出通风机的工况参数。 图3 4 - 73 - 11№10通风机特性曲线及试验工况 采用与K1相同的试验过程对K2进行试验, 两个工况点的试验数据整理汇总列入表1中。 从表1的试验结果可以看出 1在A区内,为了使工况点位于K1点,采 用改变前导器角度的方法时通风机的全压效率为 01686 ,通风机的轴功率为27127 kW;而使前导器 处于全开状态并采用改变转数的方法使工况点位于 K1点时,通风机的全压效率为01918 ,通风机的 轴功率为20138 kW ,功率节省比率为2513 。 2在B区内,为了使工况点位于K2点,采 用改变前导器角度的方法时通风机的全压效率为 01604 ,通风机的轴功率为26182 kW;而使前导器 处于全开状态并采用改变转数的方法使工况点位于 K1点时,通风机的全压效率为01629 ,通风机的 轴功率为25175 kW ,功率节省比率为4 。 由此可见,当通风机的工况点位于图2中的A 区时采用调速方法可取得较明显的节能效果;而当 工况点位于B区时,节能效果不明显甚至没有效果。 表1 通风机性能试验数据汇总表 工况点 调节 方式 通风机转数 / rmin - 1 流量 / m3s - 1 全压 / Pa 轴功率 / kW 全压 效率 K11 K1 K1 K22 K2 K2 前导器全开 前导器调节 变速调节 前导器全开 前导器调节 变速调节 1450 1450 1130 1450 1450 1210 13162 10163 10163 2018 17142 17142 3020 1760 1760 1370 930 930 44164 27127 20138 44173 26182 25175 0192 01686 01918 01637 01604 01629 5 结语 综上所述, 4 - 72、4 - 73 - 02系列通风机应 用调速技术的效益主要取决于通风机入口前闸门的 关闭程度,关闭的越多,应用调速装置产生的效益 就越好。不过,在应用调速下转第115页 301 矿用离心式通风机应用调速装置节能效果分析 中游储配网络、下游销售服务网络,建立与大型煤 炭生产企业、电力企业、铁路、港口、运输企业和 银行的战略合作关系,不断完善上中下游端到端的 流程,基于煤炭一体化管理,动态优化以信息流、 商流、物流、资金流为核心的煤炭价值链,推广标 准化配煤,提升信息技术和减碳减排科技应用水 平,为客户提供集约、高效、环保的煤炭供应链管 理服务。 近几年,泰德连续实现了翻番式增长,已经成 为目前中国最大规模的煤炭供应链管理企业之一, 先后在上游建立了东北三省、内蒙古、山西、陕西 等国内以及蒙古、朝鲜、越南等国际煤源采购网 络;在中游构建了大连、锦州、丹东、营口、秦皇 岛、日照、通辽、张家港、常州、宁波、乍浦、上 海等煤炭流通服务基地;在下游设立了包括山东、 江苏、浙江、广东等市场营销网络。 泰德将供应链管理理论引入煤炭流通行业的战 略思路和创新商业模式,得到国务院发展研究中心 的关注和接受,并确定了“我国煤炭流通业实施供 应链管理的战略和案例研究”的研究课题,与泰德 高级管理团队联合组成了课题组,共同探索以国家 战略为导向的煤炭市场化发展道路。 目前,泰德正在推动东北亚煤炭交易中心的建 设。该交易中心建成后,将成为东北亚地区融煤 焦炭交易、合同担保、融资服务、运输仓储、 物流配送、信息咨询、会展商务等多种服务于一体 的煤炭商品交易中心。据悉,该交易中心将于 2009年底前在大连开业。 3 高效、稳定的生态价值链 泰德供应链管理的本质特征就是集约、高效和 环保。 泰德致力于通过商业模式的创新,构建绿色供 应链服务,实现节能减排。泰德以绿色供应链为核 心构建的生态圈覆盖了煤炭生产企业、煤炭消费企 业、煤炭经销商、港口、铁路、物流机构、金融机 构、科研机构以及各级政府等煤炭流通产业中的各 个利益相关方,依托现代信息技术,共同管理和控 制供应链上的信息流、商流、物流和资金流,完善 业务协作,形成一个极具竞争力的战略联盟体系, 在流通服务中实现资源增值。 泰德董事长李洪国曾说“在泰德与客户的合 作中,我们始终坚持双赢,首先是让客户和合作者 先赢,让合作者赢就意味着泰德宁可自己少得,也 一定要让客户与合作伙伴在利润分配上满意。 ” 多年来,泰德一直采取低于市场价的定价策 略,实现对下游客户的稳定供应,降低了煤炭消费 企业的能源供应风险和采购成本。2008年上半年, 煤炭价格一路飞涨,许多电厂、钢厂等用煤客户勒 紧了裤腰带,手里拿着现钱而找不到煤,当时泰德 储配基地拥有大量的库存煤,但是泰德没有捂紧自 己的口袋,让库存煤来生钱,而是主动联系客户, 以远低于当时的市场价格将煤炭卖给客户。2008 年下半年,在全球性金融和经济危机背景下,国内 发电量持续下降,煤炭流通企业的利润空间被大大 压缩。在严峻形势下,泰德依然坚持让客户先赢的 理念,在某些产品无利可图或亏损经营条件下,没 有选择停止发运,保证对下游客户的稳定供应。 在2009年度泰德企业责任报告中,泰德 向社会郑重承诺,未来将持续创新,加大环保投 入,深化集约、高效、环保的绿色供应链建设。 责任编辑 宋潇潇 上接第103页 装置时应进行投资与收益比的计算。 4 - 73 - 11系列通风机由于自身带有性能调节 机构,因此,在该系列通风机上应用调速装置就受 到一定的局限性。当通风机运行的工况点位于其特 性曲线的某一区域时,应用调速技术将有较好的效 果;而当工况点位于另一区域时,应用调速技术则 没有效果或效果很差。因此,在该系列通风机上应 用调速装置应把握好两个区域间的分界线问题。 参考文献 [1]白铭声,陈祖苏1 流体机械[M]1 北京煤炭工业出 版社, 1986 [2]机械工业委员会1 通风机产品样本[M]1 北京机械 工业出版社, 1988 作者简介路林旺1964 - ,男,山西太原人,学 士,高级工程师,现任西山煤电集团公司机电处副处长, 从事煤矿机电设备的管理与技术研究工作。 责任编辑 张艳华 511 文化链 供应链 价值链 恭贺大连泰德煤网荣获2009年“全国企业文化示范基地”称号