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            羅茨鼓風機如何在硫酸中應用

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            人氣:-發表時間:2018-04-16 09:01【

            羅茨鼓風機屬容積式風機,具有低噪音、高效節能、效率高、氣密性好等特點。目前羅茨鼓風機已廣泛應用于硫酸工藝中。

            羅茨鼓風機結合了往復式壓縮機和離心鼓風機的優點,在它們的基礎上加以改造,從而改進了轉速和風壓之間的關系,轉速不變的情況下,風壓稍有變化,送風量也保持不變,風量與轉速之間成正比關系。

            羅茨鼓風機的不足之處是當風機出口受阻時容易造成壓力升高而導致機器損壞,使用時間久則兩轉子間、轉子與機殼間的間隙會擴大而導致送風量下降。

            羅茨鼓風機的機殼中,以雙葉為例,有一對鑄鋼(或鑄鐵)的轉子分別安裝于平行的兩軸,轉子軸端的同步齒輪使兩轉子保持嚙合、傳動,因此,風機工作時兩轉子作相反方向的等速旋轉,將轉子與機殼間的氣體擠出。氣體進出口方向與出氣口方向,可利用上、下部分的壓差抵銷一部分轉子與軸的重量, 以減輕對軸承的承壓,從而減少磨損。

            葉輪圖.gif

            羅茨鼓風機轉子的外形曲線是擺線構成,輸送風量決定長徑的大小,而短徑的大小主要由需用動力大小決定,即確定主軸直徑后則根據其強度要求再確定短徑,從而避免過大或過小。長半徑、短半徑和間隙量之和與主、被動軸的中心距相等。

            羅茨鼓風機的主軸每回轉一周等于壓出四次轉子與機殼間容積的氣量,每次的氣量相當于圖1中左側轉子與外殼之間的空間部分,而這一空間部分的剖面面積略等于轉子的1/2橫截面,因此,風機的輸風量Q(m3/s)應為:

            Q=入VnnR^2B

            式中:n——轉速,rpm/s;

                      R——轉子長半徑,m;

                      B——轉子寬度,m;

            入V——容積效率,為0.7?0.8,進出口風壓差 愈大時入V愈小。

            從上式可看出其輸風量與轉速之間成恒定正比。與此同時,風機的輸風量還將呈現以下特性:

            (1)風機的輸風量是進口氣體狀態下的氣量,而非標準狀態。風機進口負壓不同,其折合標準狀態的輸風量出不同,因此產量是有差別的。

            (2)風機運行中當壓力在允許范圍內加以調節時,輸風量之變動甚微,壓力選擇范圍很寬。

            (3)風機的運行必須考慮如何提高容積效率。可以在確保風機正常運行的條件下通過盡量減少機殼與轉子、轉子 與轉子間的間隙,使其流回進口的氣量最小化來提高容積效率。

            若風機出口遇到嚴重阻礙時,出口風壓將急劇上升,并存在損壞風機本體的可能性。為了保護羅茨風機和設備的安全,特別是避免羅茨風機的密封件受損,在風機出口設置了安全閥。當羅茨風機及設備中的壓力異常升高到某一規定值(安全閥的開啟壓力)時,安全閥能夠自動開啟并排放介質,以防止壓力繼續升高;當羅茨風機及設備中的壓力降低到某一規定值(安全閥的回座壓力)時,安全閥自動關閉。同時,在羅茨風機的排氣端設置單向閥,一方面能避免突然停機時系統的氣體回流沖擊導致轉子反轉而損壞風機;另一方面可以防止運行中的羅茨風機排氣端的氣體回流至并聯的備用風機,造成風量流失和壓力不足。

            羅茨鼓風機簡圖.jpg

            羅茨風機進出口分別安裝一是大風量阻性蜂窩式消聲器,抗性段采用了多室抗性膠直管通道及十字形吸聲片形 式,從而保證了在較寬頻帶范圍內具有足夠的消聲量。因進入羅茨風機的介質中微粒的含量不得超過100mg/m3,微粒最大尺寸不得超過最小工作間隙的一半,即應在0.1mm以下,因此在進氣口消聲器前須連接濾清器予以凈化。

            在羅茨風機中氣體主要是絕熱壓縮,但壓縮比不大,可簡化地把氣體作為不可壓縮的流體進行計算,其所需功率為

            N=QH/102η

            式中:Q 輸風量,m3/s;

                H 風壓,mmftO 即 Kg/m2;

                n 效率,為0.7-0.8。

            在硫酸生產系統中應用的風機進出口的靜壓,主要由其前后設備阻力的總和決定。

            羅茨風機的啟動、運行、常備機切換的控制方法以及出現異常狀態的處理和注意事項均與它的工作原理和性能有關。風機運行時原動機對風機所作的驅動功L主要消耗在二個方面:一是使風量Q獲得壓頭H的有效功L有效;二是消耗在機器摩擦等方面的無效功L無效。在啟動時原動機還需有使靜止的鼓風機達到額定轉速的功L啟動。這樣在風機啟動時原動機需作的功為:

            L=L有效+L無效+L啟動

            正確掌握所需的啟動功率至關重要。要使一個能轉動的剛體從靜止狀態達到轉速n,稱為轉動慣量,用于測量轉動體慣性,其值I=Emr2, 即等于構成轉動剛體各質點質量與其到轉軸的垂直距離平方的乘積的總和。

            在選擇風機電機時,主要考慮正常運行所需的功率大小,不可能將啟動功率全數加上,否則有可能因為在正常運行時的電機負荷很輕而造成不必要的浪費,反之,會因啟動時所需的功率太大而無法啟動。

            羅茨風機要實現無負荷,必須了解影響負荷的因素。負荷可用輸風量 Q和壓頭H的乘積來表示,只要任何一項為零或降到很小均能滿足無負荷(或基本上無負荷)啟動的條件。離心式鼓風機可用關閉進出口閥門或其中一閥來實現零負荷,但羅茨風機因自身結構的原因不能采用輸風量Q為零或大幅降低的措施,因而只有考慮如何降低壓頭H。

            風機線路.jpg

            我們在風機進出口聯通一副線,使風機出口的氣體回流進口來降低壓頭H。副線的接法如圖3所示,從進口閥之后接到出口閥之前。該副線并非隨便裝一根管都能啟動,必須選擇合適的管徑,使風機的額定風量全部通過副線,此時副線中的流速應等于或不大于50m/s,這樣啟動才不會有問題,也不必流速選擇太低致使副線管徑過大。當流速達到 80m/s以上,且電機是風機的標準配置,則難以啟動。選擇 流速50m/s這一數值源于對風機氣體通過副線回流時的進出口壓差的計算、以及日常收集一些副線大小不同的風機啟動成功和失敗的經驗而總結后得出的,應用時可再行驗證適宜性。這里必須提醒的是,當出口閥處于開啟狀態而啟動風 機,必須確保不會被來自其它風機的氣體所倒壓。硫酸生產系統不宜在出口閥前安裝放空閥。

            在風機運行中,直接利用調小進口閥或出口閥調節風量,其效果甚微,因為它僅改變了進出口間的壓差,可是從間隙漏回進口的氣體增量卻很微小,因此這樣調節風量并 沒有多大價值,反而會顯著增加風機的功率消耗,尤其是調小風機出口閥對風機存在一定的危險性。雖然調小進口閥來調節風量使得進口負壓增大,風機進口氣體的狀態發生改 變,使標準狀態的風量減少,看起來比調小出口閥的調節作用大。但是,從計算結果看,功率消耗的增加卻更嚴重,一樣不可取。

            羅茨鼓風機進口閥之后和出口閥之前連接一副線,是確保風機本體和硫酸生產系統安全的重要保障。在處于硫酸生產的系統阻力條件下,如無副線,不論進出口閥是開啟還是關閉,風機的啟動都有困難或危險,而且還可能發生一些意想不到的事故。

            對于全速工頻運行的硫酸生產系統,只有通過調節進氣閥門開度來調節風量,使得進風風阻增加、風壓降低,從而導致電能浪費;若采用輸出排風方式調節輸出流量,同樣造成電能浪費。

            羅茨風機具有恒轉矩負載特性,恒壓控制后系統運行在恒轉矩變流量狀態。將羅茨風機原有的工頻控制改造為變頻控制,利用壓力傳感器進行反饋閉環矢量控制,實現變頻調速,系統流量需減小時,降低羅茨風機轉速,使羅茨風機在規定壓力下低流量點運行。羅茨風機的輸入功率與流量成近似線性關系。因此,羅茨風機進行變頻改造后可降低羅茨風 機的運行轉速,減小電消耗,其節能效果主要決定于所運行 流量的大小,羅茨風機的耗電量與流量成正比。

            變頻控制使運行系統實現了軟起動、軟停止,減小了系統起動時對電網的沖擊。且由于羅茨風機運行轉速的降低,減小了機械磨耗,從而延長了電機和羅茨風機的使用壽命。

            羅茨鼓風機啟動時,須在自身的生產系統中對其副線的風速控制指標加以驗證,以確認最佳控制值。若遇計劃或緊急停車時,務必牢記先開副線閥, 然后才能關閉進、出口閥。若遇系統阻塞,應謹慎判斷是否立即開啟副線閥,以化解危機。

            綜合硫酸生產系統的規模及配置情況,合理設計羅茨鼓風機的副線并能在啟動、正常運行、常備機切換以及出現異常狀態中得到正確運用和操控,是十分重要的。

            羅茨鼓風機的高效使用,不僅為工人帶來了工作上的便利,還為硫酸穩定的生產起到了促進作用。

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