涡轮风机在板纸机真空系统的应用

  涡轮风机在板纸机真空系统的应用  周日阳摘 要：文章阐述了造纸厂传统水环式真空泵容易产生的一些问题，引申出多级鼓风式透平风机和涡轮风机，并对各自的工作原理进行了描述。介绍了带变频调速功能的Ecopump涡轮风机代替水环式真空泵在板纸机真空系统的改造应用，包括涡轮风机的选型，真空系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、安装、调试、运行以及改造后的节能情况。Key：水环真空泵;透平风机;Ecopump涡轮风机;改造;节能：TB752+.22   文献标志码：A     ：2095-2945（2019）06-0171-031背景造紙业是目前我国资源消耗较大的行业之一，面临着以节能减排为主线的结构调整。早几年投产的造纸厂，真空系统大部分配套的是传统的水环式真空泵，水环泵是纸机真空系统最常采用的技术，它采用水封来获得真空。这种水环泵，需要推动一个水环旋转以促进空气流动，虽然泵体结构坚固，但其在应用上有局限性，大部分电能均消耗在搅动水上，水环泵一般由定速马达拖动，这使得低负荷时无法降低电耗。为了避免过真空，低负荷时需要开启泵入口的真空破坏阀，这也造成能源的浪费。能耗过高，消耗大量的电能，全天24小时运行，电机不能变频调节，同时需要补充大量密封水进行冷却，而且故障时维修时间长，潮湿和高温容易导致大量细菌滋生等，这都是水环泵运行带来的一系列常见问题。还有一种广泛使用的技术是多级鼓风机组合，也叫透平风机，这种技术可以消除水环泵的许多缺点，但又会产生一些其他问题，如结构复杂、尺寸较大，一个系统中能容纳的组合数较少，如果是在原来水环泵的基础上进行替代改造，原有设计装水环泵的厂房通常无法容纳如此庞大的设备，且启动过程复杂，电机有过载的风险，维护过程复杂，维修时需长时间停机等等。2工作原理水环真空泵的工作原理：叶轮与泵体呈偏心配置，当叶轮旋转时，水在离心力的作用下沿泵体内壁形成近乎等厚的旋转水环，水环内 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面与叶轮轮毂外表面构成月牙形的工作腔，并被叶轮叶片分割成大小不等的空腔。前半转空腔的容积逐渐扩大，气体从外界吸入;后半转空腔的容积逐渐缩小，气体被压缩后排出外界。从而完成吸气、压缩、排气三个工作阶段。通常在纸厂中使用的是单级水环真空泵，它可以提供全范围的真空容量。透平风机的工作原理：利用叶片和气体的相互作用，叶轮高速转动，提高气体压力和动能，并利用相继的通流元件使气流减速，将动能转变为压力的提高。通常使用多级组合压缩获得最终需要的压力。作为真空发生器使用时，排出的最终压力为大气压，吸入压力则为负压。通常在纸厂中使用较多的是多级离心式透平风机，压力逐级升高，各级均有吸入口，每个吸入口有不同的真空度。若使用单级的透平风机，则只能在单个较小的真空范围内工作。本文介绍的是从芬兰GreenStream公司引进的涡轮风机真空系统Ecopump技术，代替原来的水环真空泵系统，并对真空系统进行整合设计改造。Ecopump涡轮风机的设计结合了先进高速电力传动装置和高效涡轮式鼓风机的功效，涡轮装置由一个带正弦波滤波器的变频器驱动，对电网影响小，可实现从零到最大速度的控制，对运行范围没有任何限制，真空容量即便很少，也能产生显著的节能效果，速度控制是调节生产率的最有效方式。涡轮叶轮直接安装在电机轴一侧（单级）或双侧（双级）上，这样大大的提高了系统的结构紧凑性和机械可靠性，系统不需要使用变速箱或联轴器，实心轴AC电机坚固耐用，在运行范围内没有共震频率，铸钛叶轮在机械和化学方面也非常稳定。Ecopump涡轮风机系统采用稀油润滑的陶瓷轴承和轻质零件，方便系统维护。3改造应用3.1原水环式真空泵真空系统配置板纸机真空系统原来使用的是水环真空泵，原有水环真空泵系统配置情况见表1，系统装机容量达2420kW，且不含与系统配套的白水泵、工作水泵以及冷却塔等。表1水环真空泵真空系统配置3.2Ecopump涡轮风机选型板纸机并不需要非常高的真空度，整个真空系统中对真空度要求高的是真空伏辊，一般也只是在-70Kpa左右，从生产实践看，-60Kpa～-65Kpa是最为经济的。虽然真空度高些对网案脱水会好些，但并不是越高越好，因为还要考虑能耗问题。Ecopump双级涡轮最大真空度为-68Kpa，最大抽吸量6.5m3/s，恰好能满足工艺，且还有变频节能的空间。本次改造采用的是3台Ecopump涡轮风机（即透平风机）加1台普通真空风机代替原来高能耗的8台水环真空泵，并对真空系统进行重新工艺设计。Ecopump涡轮风机的型号为EP500-700-S双级涡轮风机。3.3涡轮风机真空系统配置按真空系统各抽吸点和Ecopump涡轮风机参数对真空的系统的真空分配重新进行工艺设计见表2，在水环泵的基础上进行基础改造，同时保留4台水环泵作为备用。3.4涡轮风机安装与调试设备安装简单，按载重量建设好基础后，整台设备吊装至基础上，调平后把基础板与预埋板按要求焊接在一起，连上汽水分离器，再把出入口的工艺管道连接上，主体设备即完成安装。与Ecopump涡轮风机配套的设备包括给润滑油站和给主电机散热的冷却风机，防止Ecopump发生喘振的防失速阀，以及给汽水分离器抽水的克负泵等，加上设备上诸多的压力、温度、震动、液位、流量等传感器，所有自动化设备都进入DCS，实现系统的在线监控和自动变频控制，操作和维护都非常方便。和所有的透平风机一样，Ecopump涡轮风机也可能会发生喘振：空气流量减小到一定值时出口压力会突然下降，下游管道内压力反而高于出口压力，于是被输送介质倒流回机内，直到出口压力升高重新向管道输送介质为止;当管道中的压力恢复到原来的压力时，流量再次减少，管道中介质又产生倒流，如此周而复始。流体机械的喘振会破坏机器内部介质的流动规律性，产生机械噪声，引起工作部件的强烈振动，加速轴承和密封的损坏。一旦喘振引起管道、机器及其基础共振时，还会造成严重后果。为防止喘振，必须使流体机械在喘振区（图1红色区域）之外运转，所以Ecopump涡轮风机必须在前面安装失速阀。图1EP500涡轮风机运行区域Ecopump涡轮风机的调试主要步骤如下：（1）传动工程师连接变频器监控电机各项参数;（2）点动电机调整电机转向;（3）启动后10%频率运行10分钟，观察各项指标;（4）频率升到30%运行30分钟，观察各项指标;（5）进气端观察孔打开，频率升到100%运行120分钟，观察各项指标;（6）100%频率下，工艺管道各阀门密闭，失速阀密闭，仅保留1个工艺阀门打开并反复调节，测试涡轮风机的喘振流量临界值，并记录此时的震动值、电机电压和电流，工控工程师把这些测试取得的参数写到程序里，并调整控制程序的失速阀控制公式的相关常数和因子，使防失速阀能根据运行过程中的震动值、电机电压和电流自动调整阀门开度，避免发生长时间的喘振。调试阶段最主要的工作就是保证正常工况下涡轮风机运行在蓝色区域（图1）中。如果在红色区域运行，防失速阀会打开从而造成系统的效率低下，甚至可能导致设备故障，这是不允许的。3.5涡轮风机运行与能耗改造之后，水环真空泵停用，Ecopump涡轮风机全面代替了水环真空泵，涡轮风机系统能耗约1100kw，节能约50%，节能收益非常可观。4结束语Ecopump涡轮风机在该板纸机真空系统的应用非常成功，而且仍有进一步的节能空间可以挖掘，比如3台双级涡轮风机排出的热风至少100℃以上，可以用于其他需要加热的工艺流程上去。这种变频透平真空技术的革新，虽然噪音问题仍然存在，但在节能降耗方面相对其他真空发生设备保持着领先的地位，结构简单、故障率低、系统稳定性好、操作及维护方便，将会逐步在纸机真空系统中广泛使用。Reference：[1]徐千，许英.新式和现有纸机真空系统能耗的思考[J].国际造纸，2009，28（5）.[2]彭志军.透平风机在纸机真空系统的应用[J].中华纸业，2009，30（12）. -全文完-