Suure kasuteguriga katelde indutseeritud tõmbeventilaatorid aitavad vähendada energiatarbimist tööstuslikes kateldes

Paljudes tööstuslikes katlamajades on indutseeritud tõmbeventilaator üks suurimaid pidevaid elektrilisi koormusi suitsugaasisüsteemis. Kõrge efektiivsusega boileri indutseeritud tõmbeventilaatorid võivad seda koormust vähendada, kuid lihtsalt suurema või uuema ventilaatori paigaldamine ei taga väiksemat energiatarbimist. Tõeline kokkuhoid tuleneb ventilaatori sobitamisest tegeliku õhuvoolu, süsteemi rõhu, suitsugaasi temperatuuri ja katla koormusega.

Levinud probleem on see, et ID-ventilaator valitakse ainult katla võimsuse järgi. Tegelikkuses muutub nõutav töö aga sõltuvalt kütuse tüübist, liigsest õhust, suitsugaaside temperatuurist, tolmukollektori takistusest, kanali konfiguratsioonist ja katla koormusest. Suure kasuteguriga katla indutseeritud tõmbeventilaatorid tuleks seetõttu valida kogu süsteemi töötingimuste hulgast, mitte ainult mootori võimsuse või ventilaatori suuruse järgi.

1. Alustage õhuvooluga tegeliku ventilaatori sisselaskeava juures

Enne suure tõhususega katla indutseeritud tõmbeventilaatorite valimist tehke kindlaks, kas määratud õhuvool on antud tavatingimustes või tegeliku ventilaatori sisselaske tingimustes.

Suitsugaasid paisuvad temperatuuri tõustes oluliselt. Lihtsa arvutuse jaoks:

Q₂ = Q1 × T2 / T1

kus Q on mahuvool ja T on absoluutne temperatuur kelvinites.

Näiteks kui nõutav suitsugaasi vool on 30 000 Nm³/h 20°C juures ja gaasi temperatuur ventilaatori sisselaskeava juures on 180°C:

Q₂ = 30 000 × 453 / 293 ≈ 46 350 m³/h

See tähendab, et ventilaator töötab märgitud temperatuuril tegelikult umbes 46 350 m³/h, eeldades, et rõhukorrektsioon on selle esialgse arvutuse jaoks väike.

Standardtingimuste voolu otse kasutamine ventilaatori valimisel võib seetõttu põhjustada alamõõdulise masina. Suure kasuteguriga katla tekitatud tõmbeventilaatorid tuleb valida selgelt määratletud gaasitingimuste abil, et ventilaatori kõvera tööpunkt oleks õige.

2. Arvutage süsteemi täielik rõhukadu

Ventilaatori efektiivsus ei suuda kompenseerida valesti projekteeritud suitsugaasisüsteemi.

Suure kasuteguriga boileri indutseeritud tõmbeventilaatorite puhul peaks nõutav rõhk hõlmama kõiki peamisi takistuspunkte:

Katla gaasikäigud

Ekonomiseerija

Õhu eelsoojendaja

Tsüklon

Kottfilter või ESP

Puhastaja

Kanalisatsioon

Küünarnukid ja üleminekud

Amortisaatorid

Korsten

Paisumisvuugid ja muud komponendid

Praktiline arvutus võib välja näha järgmine: KomponentRõhukadu Boiler ja soojusülekande osa850 PaDuctwork450 PaBag filter1200 PaSiiber ja üleminekud250 PaKorsten ja väljalaskeava350 PaKokku3100 PaKui süsteemi takistus on alahinnatud, ei saavuta ventilaator vajalikku õhuvoolu. Kui see on oluliselt ülehinnatud, võib ventilaator töötada tarbetult kõrgel rõhul ja tarbida rohkem energiat.

See on üks põhjus, miks kõrge efektiivsusega katla indutseeritud tõmbeventilaatorid tuleks alati valida koos süsteemi takistuse arvutusega.

3. Ärge kasutage siibrit peamise energiasäästuseadmena

Üks lihtsamaid probleeme, mida tehase ülevaatuse käigus leida, on ventilaator, mis töötab peaaegu täiskiirusel, samal ajal kui selle sisse- või väljalaske siiber on tugevalt drosseldatud.

Ventilaator jätkab rõhu tekitamist, samal ajal kui siiber tekitab täiendavat takistust õhuvoolu vähendamiseks. Selle kunstliku vastupanu ületamiseks kasutatud energia läheb suures osas raisku.

Suure kasuteguriga boileri indutseeritud tõmbeventilaatorite puhul on muutuva kiirusega juhtimine sageli tõhusam, kui katla töövahemik on lai.

Fännide sarnasuse seadused annavad kasuliku esmase hinnangu:

Q2/Q1 = N2/N1

P2/P1≈ (N2/N1)3

Näiteks kui ventilaatori kiirust vähendatakse 100%-lt 80%-le:

P2 / P1 ≈ 0,83 = 0,512

Ventilaatori teoreetiline võimsus on võrreldavates töötingimustes ligikaudu 51% esialgsest väärtusest.

Seadme tegelik kokkuhoid sõltub süsteemi kõverast, mootori efektiivsusest, VFD efektiivsusest ja uuest tööpunktist. Siiski selgitab kuupne suhe, miks kiiruse reguleerimine võib olla palju tõhusam kui gaasi reguleerimine.

4. Kasutage juhtsihtmärgina ahju rõhku

VFD installimisest üksi ei piisa.

Halvasti konfigureeritud VFD võib ikkagi energiat raisata, kui ventilaator töötab vajalikust kiiremini. Juhtimissüsteem peaks vastama ahju tegelikule tõmbevajadusele.

Tüüpiline korraldus on järgmine:

Ahju rõhuandur → PID-regulaator → VFD → ID ventilaatori mootor

Näiteks kui nõutav ahju rõhk on -50 Pa ja mõõdetud rõhk on -80 Pa, peaks juhtsüsteem ventilaatori kiirust järk-järgult vähendama, selle asemel, et lasta ventilaatoril edasi töötada täiskiirusel.

Sihtrõhk tuleb kehtestada vastavalt katla tootja põlemisnõuetele. Liigne negatiivne rõhk ei ole automaatselt parem.

Õigesti konfigureeritud kõrge efektiivsusega katla indutseeritud tõmbeventilaatorite eesmärk on säilitada ahju stabiilne rõhk, liigutades samal ajal ainult katla praeguse koormuse jaoks vajalikku kogust suitsugaase.

5. Hoidke tiivik puhtana

Tööratta seisund mõjutab otseselt ventilaatori jõudlust.

Biomassi, kivisöe, jäätmeküttega ja muude tolmukate katlarakenduste puhul võib labadele koguneda tuhk. Kui sade on ebaühtlane, muudab see pöörleva sõlme massijaotust ja võib põhjustada vibratsiooni.

Lihtne hoolduskontroll peaks sisaldama:

Lukustage ventilaator ja järgige tehase isoleerimisprotseduuri.

Kontrollige tiivikut läbi juurdepääsuava.

Kontrollige, kas terade mõlemal küljel pole tuhka.

Kontrollige esiservi erosiooni suhtes.

Kontrollige pragude või deformatsiooni olemasolu.

Pöörake koostu käsitsi, kui see on ohutu.

Pärast puhastamist kontrollige laagrite seisukorda ja võlli joondamist.

Ventilaatorit, mis algselt töötas sujuvalt, kuid tekitab mitme kuu jooksul üha suurenevat vibratsiooni, ei tohiks kohe mootorit süüdistada.

Suure kasuteguriga boileri indutseeritud tõmbeventilaatorite puhul on kavandatud jõudluse säilitamiseks oluline tiiviku aerodünaamilise kuju ja massitasakaalu säilitamine.

6. Kõrge temperatuur muudab ventilaatori töötingimusi

Temperatuur mõjutab nii gaasi tihedust kui ka mehaanilist disaini.

Kui suitsugaaside temperatuur tõuseb, väheneb nende tihedus. Seetõttu suureneb tegelik mahuvool sama massivoolu korral.

Kõrge temperatuur võib mõjutada ka:

Võlli laiendamine

Laagri temperatuur

Määrdeaine eluiga

Siduri joondamine

Korpuse laiendamine

Tihendamine

Mootori jahutus

Ventilaatori materjali valik

Suure kasuteguriga boileri indutseeritud tõmbeventilaatorite puhul tuleks enne ventilaatori konstruktsiooni viimistlemist määrata maksimaalne pidev gaasitemperatuur.

Märkimisväärse temperatuurimuutusega rakenduste puhul tuleks paigaldamise ajal arvestada soojuspaisumisega. Külmjoondus, mis näeb väljalülitamise ajal õige välja, võib muutuda pärast seda, kui seade saavutab töötemperatuuri.

7. Enne ventilaatori kiiruse suurendamist kontrollige filtri rõhu langust

Määrdunud kottfiltrit peetakse sageli ekslikult alamõõdulise ventilaatoriga.

Oletame, et tööstuslik katel töötab algselt kottfiltri rõhulanguga 900 Pa. Pärast kuudepikkust töötamist tõuseb rõhulang tolmukoormuse või halva puhastusvõime tõttu 1500 Pa-ni.

Ventilaator peab nüüd ületama täiendava:

1500–900 = 600 Pa

Kui ventilaatori kiirust kompenseerimiseks suurendatakse, võib mootori võimsus oluliselt tõusta.

Enne suure tõhususega katla tõmbeventilaatorite kiiruse suurendamist peaksid tehnikud mõõtma rõhku enne ja pärast tolmukollektorit.

Kui rõhulangus on ebatavaliselt suurenenud, kontrollige:

Filtrikotid

Impulssjoaga puhastus

Tolmu eemaldamise süsteem

Punkri ummistus

Õhu leke

Diferentsiaalrõhu andur

Suure takistusega komponendi kinnitamine võib olla säästlikum kui ventilaatori muutmine.

8. Praktiline juhtum: ID ventilaatori võimsuse vähendamine osalise koormuse korral

Kaaluge biomassi katlat, mis töötab:

Auruvõimsus: ligikaudu 12 t/h

Suitsugaaside vool töötingimustes: ligikaudu 42 000 m³/h

Ventilaatori sisselasketemperatuur: 165°C

Nõutav ventilaatori rõhk: ligikaudu 2800 Pa

Mootori võimsus: 75 kW

Ventilaatori kiirus: umbes 1480 pööret minutis

Olemasolev juhtseade: sisselaske siiber

Katla tüüpiline koormus: 60–90%

Tavatootmise ajal märkasid operaatorid, et ID ventilaatori mootori vool püsis suhteliselt kõrge isegi siis, kui katla võimsus langes.

Esimesel ülevaatusel ei leitud tõsist laagriprobleemi ja tiivik oli konstruktsiooniliselt vastuvõetav.

Järgmise sammuna võrreldi ventilaatori kiirust, siibri asendit, ahju rõhku ja katla koormust.

Umbes 65% katla koormuse juures töötas ventilaator endiselt peaaegu täiskiirusel, samal ajal kui sisselaske siiber oli oluliselt suletud. Seetõttu juhtis süsteem õhuvoolu peamiselt drosseliga.

Lahenduseks oli VFD paigaldamine ja juhtimisloogika muutmine nii, et ventilaatori kiirus reageeriks ahju rõhule ja katla koormusele.

Pärast kasutuselevõttu ei pidanud ventilaator madala koormuse ajal enam töötama maksimaalse kiiruse lähedal. Täpne energiasääst sõltub lõplikust tööpunktist ja tehase tootmisgraafikust, kuid modifikatsioon vähendas tarbetut ventilaatori tööd ja andis stabiilsema tõmbekontrolli.

See juhtum illustreerib olulist punkti: suure tõhususega boileri poolt esile kutsutud tõmbeventilaatorid ei puuduta ainult ventilaatori riistvara. Juhtimisstrateegial võib olla sama suur mõju energiatarbimisele.

9. Jälgige mootori voolu, kuid ärge diagnoosige ventilaatorit ainult voolu järgi

Mootori vool on kasulik, kuid seda tuleks käsitleda pigem ühe tööparameetrina kui täieliku diagnoosina.

Suure kasuteguriga boileri indutseeritud tõmbeventilaatorite puhul peaksid operaatorid suunduma:

Mootori vool

Mootori võimsus

Ventilaatori kiirus

Ahju surve

Ventilaatori sisselaskerõhk

Ventilaatori väljundrõhk

Suitsugaaside temperatuur

Vibratsioon

Laagri temperatuur

Filtri diferentsiaalrõhk

Näiteks kui mootori vool suureneb, kui õhuvool jääb muutumatuks, uurige, kas süsteemi takistus on suurenenud.

Kui vool ja vibratsioon koos suurenevad, kontrollige tiivikut, laagreid, sidurit ja joondamist.

Kui vool väheneb ja ahju rõhk muutub ebapiisavaks, kontrollige, kas ventilaatori kiirus, siibri asend, kanali leke või tiiviku seisund on muutunud.

Trendiandmed on palju kasulikumad kui üksainus näit hooldusvisiidi ajal.

10. Vältige ventilaatori ülemõõtmist

Liigne suurus on veel üks levinud ebatõhusa töö allikas.

Liigse õhuvoolu ja rõhuga valitud ventilaator võib suurema osa oma tööajast veeta kavandatud projekteerimiskohast eemal. Seejärel kompenseerivad operaatorid siibrid sulgedes või kiirust vähendades.

Suure tõhususega katla tõmbeventilaatorite valimisel määratlege vähemalt kolm töötingimust:

Minimaalne koormus → Normaalkoormus → Maksimaalne koormus

Ventilaator peaks tagama stabiilse töö eeldatavas töövahemikus.

Kui boiler töötab tavaliselt 60–90% võimsusega, võib ventilaatori valimine ainult äärmusliku teoreetilise maksimumi ümber tekitada suurema osa aastast ebaefektiivse tööpunkti.

Eesmärk pole suurim fänn. See on õige ventilaator.

11. Praktiline hooldusgraafik

Energiatõhusus ei lõpe pärast kasutuselevõttu.

Suure kasuteguriga katla tõmbeventilaatorite puhul võib lihtne seisukorrapõhine hooldusprogramm vältida jõudluse halvenemist.

Igapäevane või vahetustega kontroll:

Mootori vool

Laagri temperatuur

Ahju surve

Ebanormaalne müra

Vibratsiooni indikaator

Iganädalased kontrollid:

Ventilaatori ja mootori seisukord

Amortisaatori töö

Kanali leke

Filtri diferentsiaalrõhk

Igakuised või kavandatud seiskamiskontrollid:

Tööratta ladestused

Tera erosioon

Ühenduse seisukord

Võlli seisukord

Vundamendi poldid

Iga-aastane või suurem hooldus:

Vajadusel dünaamiline tasakaalustamine

Laagri kontroll

Joondamise kontrollimine

Tööratta detailne kontroll

Toimivuse võrdlus kasutuselevõtu andmetega

Täpne intervall tuleb reguleerida vastavalt kütusele, tolmu kontsentratsioonile, töötundidele ja tootja soovitustele.

Järeldus

Suure kasuteguriga boileri indutseeritud tõmbeventilaatorid võivad vähendada katla lisaenergiatarbimist, kuid tõhusus algab õigest projekteerimisest, mitte lihtsalt suure kasuteguriga mootori valimisest.

Kõige olulisemad sammud on lihtsad: arvutage tegelik suitsugaaside maht, määrake süsteemi kogutakistus, valige ventilaator tegeliku tööpunkti ümber, reguleerige kiirust vastavalt ahju tõmbejõule, hoidke tiivik puhtana ja jälgige kogu süsteemi selle asemel, et vaadata ainult mootori voolu.

Olemasolevate katelde puhul on kõige kiiremad energiasäästuvõimalused sageli osalise koormusega töötamise, siibri liigse drosselite, määrdunud filtrite, kanali lekke ja tiiviku saastumise korral.

Hästi läbimõeldud kõrge efektiivsusega boileri indutseeritud tõmbeventilaatorite süsteem peaks vajaliku tõmbe usaldusväärselt tagama, vältides samas tarbetut survet ja õhuvoolu. Pikemas perspektiivis muudab see õige ventilaatorivaliku, süsteemi hoolduse ja intelligentse juhtimise kombinatsioon tavalise katla väljalaskesüsteemi tõhusaks.