فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا به کاهش مصرف انرژی در بویلرهای صنعتی کمک می کند

در بسیاری از کارخانه های دیگ بخار صنعتی، بادکش القایی یکی از بزرگترین بارهای الکتریکی پیوسته در سیستم گاز دودکش است. فن های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا می توانند این بار را کاهش دهند، اما صرفاً نصب یک فن بزرگتر یا جدیدتر مصرف انرژی کمتری را تضمین نمی کند. صرفه جویی واقعی از تطبیق فن با جریان واقعی هوا، فشار سیستم، دمای گاز دودکش و بار دیگ حاصل می شود.

یک مشکل رایج این است که یک فن ID تنها با توجه به ظرفیت دیگ انتخاب می شود. با این حال، در عملیات واقعی، وظیفه مورد نیاز با نوع سوخت، هوای اضافی، دمای گاز دودکش، مقاومت جمع کننده گرد و غبار، پیکربندی کانال و بار دیگ تغییر می کند. بنابراین فن های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا باید از شرایط عملیاتی کامل سیستم انتخاب شوند نه از قدرت موتور یا اندازه فن به تنهایی.

1. با جریان هوا در ورودی واقعی فن شروع کنید

قبل از انتخاب فن‌های بادکش القا شده با راندمان بالا، تعیین کنید که آیا جریان هوای مشخص شده در شرایط عادی یا در شرایط ورودی واقعی فن داده می‌شود.

گاز دودکش به طور قابل توجهی با افزایش دما منبسط می شود. برای یک محاسبه ساده:

Q2 = Q1 × T2 / T1

که در آن Q جریان حجمی و T دمای مطلق بر حسب کلوین است.

به عنوان مثال، اگر جریان گاز دودکش مورد نیاز 30000 نیوتن متر مکعب در ساعت در 20 درجه سانتی گراد و دمای گاز در ورودی فن 180 درجه سانتی گراد باشد:

Q2 = 30,000 × 453 / 293 ≈ 46,350 m³/h

این بدان معنی است که فن در واقع تقریباً 46350 m³ / ساعت را در دمای اعلام شده تحمل می کند، با فرض اینکه اصلاح فشار برای این محاسبه اولیه کم باشد.

بنابراین استفاده از جریان با شرایط استاندارد به طور مستقیم برای انتخاب فن می تواند منجر به یک دستگاه کم اندازه شود. فن های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا باید با استفاده از شرایط گاز مشخص شده انتخاب شوند تا نقطه کار روی منحنی فن درست باشد.

2. افت فشار کامل سیستم را محاسبه کنید

راندمان فن نمی تواند سیستم گاز دودکش طراحی شده نادرست را جبران کند.

برای فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا، فشار مورد نیاز باید شامل تمام نقاط مقاومت اصلی باشد:

معابر گاز دیگ بخار

اکونومایزر

پیش گرمکن هوا

سیکلون

فیلتر کیسه ای یا ESP

اسکرابر

کانال کشی

آرنج و انتقال

دمپرها

دودکش

اتصالات انبساط و سایر اجزاء

یک محاسبات عملی ممکن است به این صورت باشد: قطعات افت فشار دیگ بخار و بخش انتقال حرارت850 PaDuctwork450 PaBag filter1200 PaDamper and transitions250 PaChimney and outlet350 PaTotal3100 PaTotal اگر مقاومت سیستم دست کم برآورد شود، جریان هوای مورد نیاز به فن نخواهد رسید. اگر به طور قابل توجهی بیش از حد تخمین زده شود، فن ممکن است با فشار غیرضروری بالا کار کند و انرژی بیشتری مصرف کند.

این یکی از دلایلی است که فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا باید همیشه همراه با یک محاسبه مقاومت سیستم انتخاب شوند.

3. از دمپر به عنوان دستگاه اصلی صرفه جویی در انرژی استفاده نکنید

یکی از ساده‌ترین مشکلاتی که می‌توان در طول بازرسی کارخانه پیدا کرد، یک فن است که تقریباً با سرعت کامل کار می‌کند در حالی که دمپر ورودی یا خروجی آن به شدت دریچه گاز است.

فن به تولید فشار ادامه می دهد، در حالی که دمپر مقاومت بیشتری برای کاهش جریان هوا ایجاد می کند. انرژی مورد استفاده برای غلبه بر این مقاومت مصنوعی تا حد زیادی هدر می رود.

برای فن‌های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا، کنترل سرعت متغیر اغلب زمانی مؤثرتر است که دیگ دارای محدوده عملیاتی وسیعی باشد.

قوانین وابستگی فن اولین تخمین مفیدی را ارائه می دهد:

Q2 / Q1 = N2 / N1

P2 / P1 ≈ (N2 / N1)3

به عنوان مثال، اگر سرعت فن از 100٪ به 80٪ کاهش یابد:

P2 / P1 ≈ 0.83 = 0.512

توان تئوری فن تقریباً 51٪ از مقدار اولیه در شرایط عملیاتی قابل مقایسه می شود.

صرفه جویی واقعی کارخانه به منحنی سیستم، راندمان موتور، راندمان VFD و نقطه عملیاتی جدید بستگی دارد. با این حال، رابطه مکعبی توضیح می دهد که چرا کنترل سرعت می تواند بسیار موثرتر از دریچه گاز باشد.

4. از فشار کوره به عنوان هدف کنترل استفاده کنید

نصب VFD به خودی خود کافی نیست.

اگر فن سریعتر از حد لازم کار کند، یک VFD با پیکربندی ضعیف همچنان می تواند انرژی را هدر دهد. سیستم کنترل باید به نیاز واقعی پیش نویس کوره پاسخ دهد.

یک ترتیب معمولی این است:

سنسور فشار کوره → کنترل کننده PID → VFD → موتور فن ID

به عنوان مثال، اگر فشار مورد نیاز کوره 50- Pa و فشار اندازه گیری شده 80- Pa است، سیستم کنترل باید به جای اینکه به فن با سرعت کامل به کار خود ادامه دهد، باید به تدریج سرعت فن را کاهش دهد.

فشار هدف باید بر اساس الزامات احتراق سازنده دیگ تعیین شود. فشار منفی بیش از حد به طور خودکار بهتر نیست.

با پیکربندی مناسب فن های بادکش القا شده با راندمان بالا، هدف حفظ فشار ثابت کوره در حالی که تنها مقدار گاز دودکش مورد نیاز بار فعلی دیگ را جابجا می کند، است.

5. پروانه را تمیز نگه دارید

وضعیت پروانه تأثیر مستقیمی بر عملکرد فن دارد.

در کاربردهای زیست توده، زغال سنگ، زباله سوز و سایر کاربردهای دیگ بخار گرد و غبار، خاکستر می تواند روی تیغه ها جمع شود. اگر رسوب ناهموار باشد، توزیع جرم مجموعه دوار را تغییر می دهد و می تواند باعث ارتعاش شود.

یک بازرسی تعمیر و نگهداری ساده باید شامل موارد زیر باشد:

فن را قفل کنید و روش جداسازی گیاه را دنبال کنید.

پروانه را از طریق دهانه دسترسی بررسی کنید.

تجمع خاکستر را در دو طرف تیغه ها بررسی کنید.

لبه های جلویی را از نظر فرسایش بررسی کنید.

ترک یا تغییر شکل را بررسی کنید.

برای انجام این کار در صورت امن بودن، مجموعه را به صورت دستی بچرخانید.

بعد از تمیز کردن وضعیت یاتاقان و تراز شفت را بررسی کنید.

فن‌هایی که در ابتدا به آرامی کار می‌کردند اما در طی چند ماه لرزش‌های فزاینده‌ای ایجاد می‌کردند، نباید بلافاصله موتور را مقصر دانست.

برای فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا، حفظ شکل آیرودینامیکی و تعادل جرم پروانه برای حفظ عملکرد طراحی شده ضروری است.

6. دمای بالا شرایط عملکرد فن را تغییر می دهد

دما هم بر چگالی گاز و هم بر طراحی مکانیکی تأثیر می گذارد.

هنگامی که دمای گاز دودکش افزایش می یابد، چگالی آن کاهش می یابد. بنابراین جریان حجمی واقعی برای همان جریان جرمی افزایش می یابد.

دمای بالا نیز می تواند بر:

انبساط شفت

دمای بلبرینگ

عمر روان کننده

تراز کوپلینگ

انبساط بدنه

آب بندی

خنک کننده موتور

انتخاب مواد فن

برای فن های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا، حداکثر دمای مداوم گاز باید قبل از نهایی کردن ساخت فن مشخص شود.

برای کاربردهایی با تغییرات دما قابل توجه، انبساط حرارتی باید در حین نصب در نظر گرفته شود. تراز سردی که در هنگام خاموش شدن درست به نظر می رسد ممکن است پس از رسیدن تجهیزات به دمای عملیاتی تغییر کند.

7. قبل از افزایش سرعت فن، افت فشار فیلتر را بررسی کنید

فیلتر کیسه ای کثیف اغلب با یک فن کم اندازه اشتباه گرفته می شود.

فرض کنید یک دیگ صنعتی در ابتدا با افت فشار کیسه فیلتر 900 Pa کار می کند. پس از ماه ها کارکرد، افت فشار به دلیل بارگیری گرد و غبار یا عملکرد ضعیف تمیز کردن به 1500 Pa افزایش می یابد.

اکنون هوادار باید بر یک چیز اضافی غلبه کند:

1500 - 900 = 600 Pa

اگر سرعت فن برای جبران افزایش یابد، قدرت موتور می تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

قبل از افزایش سرعت بادکش های با راندمان بالا، تکنسین ها باید فشار را قبل و بعد از جمع کننده گرد و غبار اندازه گیری کنند.

اگر افت فشار به طور غیر طبیعی افزایش یافته است، بررسی کنید:

کیسه های فیلتر

تمیز کردن پالس جت

سیستم تخلیه گرد و غبار

انسداد قیف

نشت هوا

سنسور فشار دیفرانسیل

تعمیر قطعه با مقاومت بالا می تواند مقرون به صرفه تر از اصلاح فن باشد.

8. مورد عملی: کاهش قدرت فن شناسه در بار جزئی

دیگ زیست توده ای را در نظر بگیرید که با:

ظرفیت بخار: تقریباً 12 تن در ساعت

جریان گاز دودکش در شرایط عملیاتی: تقریباً 42000 m³/h

دمای ورودی فن: 165 درجه سانتی گراد

فشار مورد نیاز فن: تقریباً 2800 Pa

قدرت موتور: 75 کیلو وات

سرعت فن: تقریباً 1480 دور در دقیقه

کنترل موجود: دمپر ورودی

بار دیگ معمولی: 60-90٪

در طول تولید معمولی، اپراتورها متوجه شدند که جریان موتور فن ID حتی زمانی که خروجی دیگ کاهش می‌یابد، نسبتاً بالا باقی می‌ماند.

اولین بازرسی هیچ مشکل جدی بلبرینگ پیدا نکرد و پروانه از نظر ساختاری قابل قبول بود.

مرحله بعدی مقایسه سرعت فن، موقعیت دمپر، فشار کوره و بار دیگ بود.

در حدود 65 درصد بار دیگ، فن همچنان با سرعت کامل کار می کرد در حالی که دمپر ورودی به طور قابل توجهی بسته بود. بنابراین سیستم جریان هوا را عمدتاً از طریق دریچه گاز کنترل می کرد.

راه حل این بود که یک VFD نصب کنید و منطق کنترل را تغییر دهید تا سرعت فن به فشار کوره و بار دیگ پاسخ دهد.

پس از راه اندازی، فن دیگر نیازی به عملکرد نزدیک به حداکثر سرعت در دوره های کم بار نداشت. صرفه جویی دقیق در انرژی به نقطه عملیاتی نهایی و برنامه تولید کارخانه بستگی دارد، اما این اصلاح عملکرد غیر ضروری فن را کاهش داد و کنترل پیش نویس پایدارتری را فراهم کرد.

این مورد یک نکته مهم را نشان می دهد: فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا تنها مربوط به سخت افزار فن نیستند. استراتژی کنترل می تواند به همان اندازه بر مصرف انرژی تأثیر بگذارد.

9. جریان موتور را کنترل کنید، اما فن را به تنهایی از طریق جریان تشخیص ندهید

جریان موتور مفید است، اما باید به عنوان یک پارامتر عملیاتی به جای یک تشخیص کامل در نظر گرفته شود.

برای فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا، اپراتورها باید روند زیر را داشته باشند:

جریان موتور

قدرت موتور

سرعت فن

فشار کوره

فشار ورودی فن

فشار خروجی فن

دمای گاز دودکش

لرزش

دمای بلبرینگ

فشار دیفرانسیل فیلتر

به عنوان مثال، اگر جریان موتور افزایش می یابد در حالی که جریان هوا بدون تغییر باقی می ماند، بررسی کنید که آیا مقاومت سیستم افزایش یافته است یا خیر.

اگر جریان و ارتعاش با هم افزایش یافتند، پروانه، بلبرینگ، کوپلینگ و تراز را بررسی کنید.

اگر جریان کاهش می یابد در حالی که فشار کوره کافی نیست، بررسی کنید که آیا سرعت فن، موقعیت دمپر، نشتی کانال یا وضعیت پروانه تغییر کرده است.

داده‌های روند بسیار مفیدتر از یک خواندن واحد در طول بازدید تعمیر و نگهداری است.

10. از بزرگ کردن پنکه خودداری کنید

بزرگ شدن بیش از حد یکی دیگر از منابع رایج عملکرد ناکارآمد است.

یک فن انتخاب شده با جریان هوا و فشار بیش از حد ممکن است بیشتر زمان کار خود را دور از نقطه طراحی مورد نظر سپری کند. سپس اپراتورها با بستن دمپرها یا کاهش سرعت جبران می کنند.

هنگام انتخاب فن های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا، حداقل سه شرایط عملیاتی را تعریف کنید:

حداقل بار → بار معمولی → حداکثر بار

فن باید عملکرد پایدار را در محدوده کاری مورد انتظار ارائه دهد.

اگر دیگ بخار به طور معمول با ظرفیت 60 تا 90 درصد کار می کند، انتخاب یک فن صرفاً حول یک حداکثر تئوری شدید می تواند نقطه کارکرد ناکارآمدی را در طول سال ایجاد کند.

هدف بزرگترین طرفدار نیست. این فن درست است.

11. یک برنامه تعمیر و نگهداری عملی

بهره وری انرژی پس از راه اندازی به پایان نمی رسد.

برای فن های بادکش ناشی از بویلر با راندمان بالا، یک برنامه تعمیر و نگهداری ساده مبتنی بر شرایط می تواند از بدتر شدن عملکرد جلوگیری کند.

چک روزانه یا نوبتی:

جریان موتور

دمای بلبرینگ

فشار کوره

صدای غیر عادی

نشانگر لرزش

چک های هفتگی:

وضعیت فن و موتور

عملکرد دمپر

نشتی کانال

فشار دیفرانسیل فیلتر

چک های تعطیلی ماهانه یا برنامه ریزی شده:

رسوبات پروانه

فرسایش تیغه

شرایط کوپلینگ

وضعیت شفت

پیچ و مهره های پایه

نگهداری سالانه یا عمده:

تعادل پویا در صورت لزوم

بازرسی بلبرینگ

تأیید تراز

بازرسی دقیق پروانه

مقایسه عملکرد در برابر داده های راه اندازی

فاصله دقیق باید با توجه به سوخت، غلظت گرد و غبار، ساعات کار و توصیه های سازنده تنظیم شود.

نتیجه گیری

فن های بادکش القایی بویلر با راندمان بالا می توانند مصرف برق کمکی دیگ را کاهش دهند، اما راندمان با مهندسی صحیح شروع می شود نه صرفاً انتخاب یک موتور با راندمان بالا.

مهمترین مراحل ساده هستند: محاسبه حجم واقعی گاز دودکش، تعیین مقاومت کل سیستم، انتخاب فن در اطراف نقطه کار واقعی، کنترل سرعت بر اساس پیش نویس کوره، تمیز نگه داشتن پروانه و نظارت بر سیستم کامل به جای نگاه کردن به جریان موتور به تنهایی.

برای دیگ‌های موجود، سریع‌ترین فرصت‌های صرفه‌جویی در انرژی اغلب در عملیات با بار جزئی، دریچه گاز بیش از حد دمپر، فیلترهای کثیف، نشت مجرا و رسوب پروانه یافت می‌شود.

یک سیستم فن‌های بادکش القا شده با راندمان بالا به خوبی طراحی شده باید بادکش مورد نیاز را به طور قابل اعتماد ارائه دهد و در عین حال از فشار و جریان هوای غیر ضروری جلوگیری کند. در دراز مدت، ترکیبی از انتخاب صحیح فن، نگهداری سیستم و کنترل هوشمند چیزی است که یک سیستم اگزوز معمولی دیگ بخار را به یک سیستم کارآمد تبدیل می کند.