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空压机在轮机和电机状况剖析中运用

空压机在轮机和电机状况剖析中运用

  

  1汽轮机与电机拖动现状分析
  电动机现在已是生产过程中不可缺少的旋转驱动设备,它以工作运行平稳、启停控制简单、技术包含比重低、维修成本价格相对低廉等优点覆盖了各行各业的生产环节;但大型电机(额定功率较大)在起动时对电网容量要求比较高,很容易影响(influence)周围设备正常运行;其设备技术含量高、控制方式及调速方式复杂、维修成本及价格较高。
  汽轮机(Turbine)目前已广泛应用于电力、化工、石油、冶金、建材(Building materials)、环保、纺织、造纸等工业领域,并因性能优越,节能效益好,结构(简单得到了广泛好评。
  2空气(Basin air)压缩机采用电机拖动的初设及投资分析
  空气压缩(compression)机是制氧机设备中的关键设备,又称原料压缩机。由于40 000 m3/h制氧机所需220 000m 3/h的0. 45 M Pa 0. 5 M Pa的空气量,所以空气压缩机的旋转轴功率为18 500 kW.
  首先在没有工厂设计之前,笔者认为应当与空压机生产厂家(factory)进行技术交流,空压机配套拖动设备(shèbèi)如选用电机拖动,额定电压(Voltage)为10 kV,电机功率为19 800 kW;国内无法生产,只有采用进口ABB或西门子电机;电机的采购费用较高,交货周期为18个月。
  2. 1空压机电机拖动设计及分析(Analyse)
  同等工艺条件下空压机配套电机参数:电压为10 kV;功率为19 800 kW;电流(Electron flow)为1 283 A;功率因数为0. 9.由于空压机直接起动时扭矩过大,起动电流是额定电流的6倍,母线的压降也很大(要求不能大于15% ),所以采用特殊的起动方式:
  ( 1)采用变压器-电动机组起动。昆山空压机是回转容积式压缩机,在其中水或其它液体当作活塞来压缩气体,然后将气体排出。
  如采用这种起动方式,则需新建一座3 25 MV
  A、35 /10 kV变电所为3台空压机电机供电。3台20 MW空压机电机采用变压器-电动机组供电方式。
  根据35 kV母线最小短路容量S m in= 632 MVA计算可得出实际起动电流I q = 4 69
  7. 446 A.
  计算马达起动时间为:
  电机起动时间=
  ( GD)2 N r2 / = 
  8. 000 1 470. 000 2 / = 
  2
  1. 664计算得到35 kV母线压降为12%,但35 kV变电站占地面积较大,而且35 kV母线压降超过热轧机组变频(frequency conversion)器对电压波动的要求,将对其它在线机组变频器运行产生影响,会造成变频器跳停。昆山空压机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机与水泵构造类似。大多数空气压缩机是往复活塞式,旋转叶片或旋转螺杆。离心式压缩机是非常大的应用程序。
  ( 2)采用热变电阻降压起动。金沙澳门官网平台主要噪声源是进、排气口,应选用适宜的进排气消声器。空压机进气噪声的频谱呈低频特性,进气消声器应选用抗性结构或以个、抗性为主的阻抗复合式结构。空压机的排气气压大,气流速度高,应在空压机排气口使用小孔消声器
  如采用这种起动方式,则需新建一座3 50 MV
  A、35 /10 kV制氧变电所为3 40 000 m 3 /h制氧机供电,3路35 kV供电电源引自钢东变。
  根据35 kV母线最小短路容量S m in = 632 MVA计算出10 kV侧最小短路容量为S min = 29
  9. 4 MVA.
  根据计算出的10 kV母线最小短路容量,又因热变电阻(resistance)降压起动可以将电流(Electron flow)控制在2 4倍以内,满足起动要求;然而采用热变电阻降压起动,本身占地面积较大,液阻随温度变化剧烈,导致起动过程中电流、时间不好控制,不能恒定某一个值,相对危险性较大;对设备会产生不良的影响。
  ( 3)采用高压变频器起动。金沙澳门官网工作时,空气经过自洁式空气过滤器被吸入,通过PLC自动清洗过滤器,空气在经过进口导叶自动调节后进入一级压缩,经一级压缩后的气体温度较高,然后进入中间冷却器进行冷却(水走管内,气走管外,中冷器的水流量要求为110m/h)之后进入二级压缩系统
  根据10 kV母线最小短路容量可知满足起动条件,起动平稳,对电网无冲击;但投资(意义:是未来收益的累积)费用较高,国内没有办法生产,国外采购周期(cycle)很长,会影响施工进度及投产日期。
  投资分析(Analyse)。综合分析可知:保证上级变电站提前改扩建完成是制氧项目投产的前提,根据以上的计算分析,为避免影响系统内其他单位的供电,笔者建议采用高压变频起动方式,但结合项目的投产日期,因而以上都不能满足要求。
  2. 2空压机的运行成本分析
  ( 1) 3 40 000 m 3 /h制氧机(Oxygen making machine)组1台空压机年耗电量:
  年平均运行功率: 19 800 kW 0. 9;平均电价(Electricity price): 0. 4元/kWh;年运行小时: 350天24小时= 8 400小时;年电费: 19 800 kW 0. 9 8 400小时0. 4元/ kWh= 59 875 200元。
  ( 2)其中不含每次起动时的电费和日常维护保养费用(expense)。
  3空气压缩机采用汽轮机拖动的初设及投资分析
  锅炉所产生的初次蒸汽,温度高、压力大,可以很好地利用到汽轮机上,利用汽轮机拖动压缩机做功。
  针对此种情况,其可取代马达来驱动空压机做功,以节省企业电能。根据以上空分配套压缩机所需的重要参数,可选
  4. 5 M Pa, 450 , 19 800 kW的饱和蒸汽汽轮机,相当于替代(用一物质代替另一物质(多为强者取代弱者的地位))19 800 kW的电动。利用汽轮机来拖动空压机这种形式,不但控制简单、成本低,并且运行能耗远远低于电动机运行所耗的电能,为企业连续地创造经济效益。
  3. 1空压机汽轮机拖动设计及分析
  按同等工艺条件下配套为
  4. 5 MPa, 450 ,19 800 kW的饱和(saturation)蒸汽汽轮机。为了满足汽轮机所需要的70 t/h蒸汽量,综合考虑(consider)后,需新建2台220 t/h的锅炉,建设周期较短,可在制氧项目投产前完成。
  新建的锅炉采用纯烧煤气的运行方式方法,煤气由炼铁高炉产出;这样不但有效地利用了能源,而且还环境保护,使成本大大降低;其次根据地区发展的综合考虑新建2台220 t/h的锅炉不但解决厂区、生活区供热问题,还可以取缔、拆除小锅炉以达到环保要求。
  3. 2空压机的运行成本分析
  ( 1) 3 40 000 m 3 /h制氧(Oxygen)1台空压机年耗蒸汽量:平均蒸汽价格: 64元/T;每小时用量: 64元/T 70 = 4 480元/小时;年运行小时: 350天24小时= 8 400小时;年消耗费用: 70 8 400小时64元/T= 37 632 000元。
  ( 2)不含日常(daily)维护保养费用(expense)。
  4运行经济性、可靠性分析
  蒸汽汽轮机的进汽压力一般为
  4. 5 M Pa, 450 ,功率19 800 kW,排气- 0. 09 M Pa,转速4 550 r/m in,在布置方式上,将汽轮机的油站布置在汽机本体的下部,在其上方直接安装汽机本体、调速器及水泵,占地面积小,安装使用方便。机组的调速系统采用电-液调节方式,并使用美国ICS TC3000控制系统,通过调节汽轮机导叶开度以达到调速目的。
  电机拖动压缩机运行,由于压缩机转速(Rotating speed)较高,所以压缩机与电机之间必须安装(installation)变速箱连接才能满足实际运行需要;如所示,电机拖动负载起动时为了达到额定转速需要克服很大的负载转矩,而这样对电网造成的影响也很大。
  而利用汽轮机取代电动机拖动负载,控制好汽轮机的高速调节阀可使转速缓慢的增加(increase),直到额定转速,这样起动不但相对线性,转速逐渐上升,克服的力矩相对较小,而且运行平稳可靠。金沙澳门官网平台主要噪声源是进、排气口,应选用适宜的进排气消声器。空压机进气噪声的频谱呈低频特性,进气消声器应选用抗性结构或以个、抗性为主的阻抗复合式结构。空压机的排气气压大,气流速度高,应在空压机排气口使用小孔消声器
  5投资成本
  本研究(research)选用马达拖动和配套高压变频装置及变电站建设费用共计6 500万元( 1台);选用上述汽轮机拖动需一台蒸汽汽轮机和辅助设备及锅炉,共投资8 000万元左右。
  6运行成本(cost)
  若用电动机(Motor)驱动,按一年满负荷运行8 400小时计算,每年需电费大约59 875 200元。而用上述蒸汽汽轮机(Turbine)机组(unit)驱动,消耗的蒸汽成本(cost)需费用37 632 000元左右,相对电机驱动,每年可节省成本为22 243 200元。
  结合不同拖动方式的综合比较分析(如所示),虽然使用汽轮机拖动要比使用变频调速电动(electric)机的投资(意义:是未来收益的累积)成本高,但运行成本远远低于后者;一年(运行8 400小时)为企业节约2 2
  2
  4. 32万元,投资汽轮机可很快收回成本。
  7结语
  在具备饱和(saturation)蒸汽的条件下,都可以利用蒸汽汽轮机,作为动力源取代电机,避免直接排空或不合理的资源浪费。
  随着化工(Chemical industry)炼油石油化工冶炼金属轻工和纺织等工业的发展,以及节约能源的需要,工业汽轮机将得到更广泛的应用。随着石油化工等生产流程系统向大型高效方向发展,工业汽轮机的蒸汽参数(parameter)和功率等级范围也将相应地提高。为了更好地节约能源,合理利用品位较低的余热,开发(Development)利用蒸汽或其它工质的小型工业汽轮机将会日益受到重视。


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    标签:昆山空压机
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