燃?xì)獠膳療崴疇t風(fēng)機(jī)變頻試驗(yàn)研究

梁展程

（廣東萬和熱能科技有限公司，廣東 佛山 528325）

天然氣中的主要成分為甲烷，屬于烷烴，另還有其他的烷烴如：乙烷、丙烷和丁烷，加上H2S、CO2、N2和H2O和少量CO及微量的He和Ar融合而成的混合氣體。“天然氣”字面上的意思就是天然的存在于自然界中的一切氣體，在生物圈內(nèi)各種自然演變過程中形成的氣體。從能量方面定義，天然氣指天然的烴類氣體與非烴類氣體相互之間混合的形成的混合氣體，且其中又包括現(xiàn)代工業(yè)的重要原料丙烷和丁烷。天然氣是一種安全性較高的燃?xì)?，它比空氣輕，如果發(fā)生泄漏，會立即向上擴(kuò)散，不會像其他可燃?xì)怏w一樣積聚從而形成爆炸性氣體。使用天然氣作為能源時(shí)，可大大減少煤和石油的利用，將使環(huán)境污染問題得到改善，天然氣作為一種清潔能源，能降低60%的二氧化碳排放量和50%的氮氧化合物排放量，顯著降低酸雨產(chǎn)生，提升環(huán)境質(zhì)量。

1 燃?xì)獠膳療崴疇t

燃?xì)獠膳療崴疇t亦稱之為“燃?xì)獗趻鞝t”，與熱水器不同的是熱水器主要功能是加熱供給熱水，無法提供暖氣。而燃?xì)獠膳療崴疇t則具有供暖與生活用水雙重功能的設(shè)備。能進(jìn)行自動(dòng)斷水、斷電、斷氣，安全性能可靠。

在燃?xì)鉄崴膳癄t使用時(shí)，觀測系統(tǒng)壓力顯示正常后，水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)加速循環(huán)采暖媒介的水流動(dòng)，將水流門閥或者水流傳感器打開，將輸出水流信號傳輸至主控器，主控器在接受到水流信號后，立即開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行前清掃，同時(shí)做出相應(yīng)的檢測，檢測各個(gè)安全設(shè)備是否正常工作，在所有裝置能正常使用的前提條件下，才能開始點(diǎn)火，并分別將一、二級閥打開，燃?xì)膺M(jìn)入能進(jìn)行燃燒的場所，燃燒器在電火花的助力下點(diǎn)燃燃?xì)馊紵a(chǎn)生能量，依據(jù)離子感焰這一項(xiàng)技術(shù)感受燃?xì)馐欠裾Ｈ紵Ｑh(huán)流動(dòng)的熱水蒸發(fā)或輻射到空氣中進(jìn)行供暖，在到達(dá)設(shè)置的采暖溫度時(shí)，感受器接受到信號，傳送至主控器熄火進(jìn)行待機(jī)，當(dāng)溫度下降時(shí)，開啟燃?xì)猓舭l(fā)，提高溫度，按此循環(huán)。

2 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)作為通用性機(jī)械，具有應(yīng)用量大、應(yīng)用面廣的特點(diǎn)，其常與電機(jī)配套使用，使用產(chǎn)生的電量占據(jù)了全國總發(fā)電量的20%之高。因此，需要對風(fēng)機(jī)類的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的改造，節(jié)約能源，一些耗能大的零件和使用方法采用耗能更小的零件和優(yōu)化的方法進(jìn)行替換，例如，閥門載流調(diào)節(jié)方式，這種方式就可以直接淘汰，在正常工作條件下進(jìn)行研究改造，不斷地提高能量的利用效率，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)提升能量消耗減少的目的。在傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)在初始設(shè)計(jì)中，以風(fēng)量需求作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，常用最大風(fēng)量來設(shè)計(jì)，控制方式多為使用檔板、回流、風(fēng)門等，缺點(diǎn)是無法有效地形成閉環(huán)回路，難以進(jìn)行控制，從不在能耗方面進(jìn)行考慮，也無節(jié)能的思想觀念，常使用Y-△或直接起動(dòng)地方式控制電氣，這種控制方式的缺陷是無法進(jìn)行軟起動(dòng)，并且機(jī)械沖擊力還很大，導(dǎo)致震動(dòng)和噪音隨之變大，所需電容量大，功率因數(shù)較低，系統(tǒng)使用的壽命較短。根據(jù)流體力學(xué)原理我們都知道，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量是受風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率所影響的。風(fēng)機(jī)風(fēng)量的輸出減少，作用于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使速度衰減，根據(jù)定理電動(dòng)機(jī)的輸出功率也下降。如果將風(fēng)機(jī)進(jìn)行改良使用變頻技術(shù)調(diào)整速度，從而使風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的輸入頻率發(fā)生改變。

3 風(fēng)機(jī)變頻的研究

大部分的電動(dòng)機(jī)機(jī)械都是采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為電力傳動(dòng)方式，根據(jù)變頻節(jié)電原理易知：這種電動(dòng)機(jī)都是依照最大負(fù)荷期額定負(fù)荷確定功率的。但電動(dòng)機(jī)在實(shí)際正常工作情況中，絕大部分是達(dá)不到滿載運(yùn)行的，這就導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)在滿電壓、滿速度狀態(tài)下負(fù)載卻很小，常常處于空載運(yùn)行。依據(jù)電動(dòng)機(jī)的物理特性，要想電動(dòng)機(jī)的效率最高，那么電動(dòng)機(jī)只有在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，功率因數(shù)COS￠也才達(dá)到最佳的數(shù)值。在輕載時(shí)，功率因數(shù)COS￠變小，在空載時(shí)甚至降到了0.3以下。前面提到電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作中常處于負(fù)載小的狀態(tài)，勢必產(chǎn)生大量電能的浪費(fèi)和損耗。在空載時(shí)定子滿電壓中的鐵損耗，毫無下降，這就使得效率上不去，而一定程度上降低負(fù)載，可以減少定子電壓這樣能提高效率。當(dāng)適當(dāng)?shù)慕档投ㄗ与妷簳r(shí)，根據(jù)電機(jī)定子感應(yīng)電勢公式：U1≈E1=4.44F1N1KN1￠m，其中，U1指的是—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；KN1由于輕載、空載時(shí)定子電流很小，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，所以U1≈E1，當(dāng)其他條件不變時(shí)，定子電壓U1降低，右邊的￠m比例下降,也就是勵(lì)磁無功電流IM也成比例下降，這樣降低了定子電流中的無功分量，功率因數(shù)COS￠就提高了，再加以適當(dāng)控制就可以使功率因數(shù)COS￠達(dá)到最佳值。這是從電機(jī)定子感應(yīng)電勢公式上分析，當(dāng)其他條件不變時(shí)，依據(jù)定子鐵耗公式易知：PFel=pFeIN×(U1/UIN)2其中：PFel為—定子鐵耗；pFeIN為—定子額定鐵耗；UIN—定子額定端電壓。由公式可得，當(dāng)U1下降時(shí)，也就是在輕載或空載狀態(tài)下，左邊的PFel將以平方的比例形式下降，鐵耗大量降低，鐵耗一降低，電動(dòng)機(jī)的工作效率就提高，這就達(dá)到了輕載降壓且節(jié)電的效果。在傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)上，需要改變負(fù)載常采用檔板或閥門來調(diào)節(jié)控制，這種方式對輸入功率的影響不大，多余的能量就以壓差的形式在檔板、閥門上了進(jìn)行損耗，這樣不但對檔板、閥門進(jìn)行沖擊大，導(dǎo)致容易損壞，而且會產(chǎn)生巨大的聲響，形成噪音。依據(jù)公式可知，要想調(diào)節(jié)Q，可通過改變n，達(dá)到控制Q的目的，并且軸功率還可大大降低，在理想狀態(tài)下如Q’=0.5，則P’=0.125P，軸上功率變成為額定時(shí)的12.5%，不僅降低了功率，同時(shí)節(jié)約了80%以上的電能，加上實(shí)際外部因素的干擾，節(jié)能率會降低一些。對于如活塞式空壓機(jī)等其他擁有“恒定轉(zhuǎn)速”特性的機(jī)械，也可以使用變頻調(diào)速來改變負(fù)載，當(dāng)速度下降后電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械的多種損耗都會隨轉(zhuǎn)速風(fēng)速減少而下降，效率也隨即提高，甚至比機(jī)械方法具有更明顯的節(jié)能效果。軟起動(dòng)節(jié)能的方式通常是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)采用直接接入電網(wǎng)起動(dòng)，這種模式下的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為額定時(shí)的5～7倍，此時(shí)損耗巨大，直接接入可對電網(wǎng)進(jìn)行強(qiáng)的直接沖擊，機(jī)械的磨損，振動(dòng)都是巨大的，這種模式，也可采用變頻調(diào)速起動(dòng)，這樣起動(dòng)電流就能控制在很小區(qū)域，就算滿載時(shí)起動(dòng)，僅需要比額定電流稍大，能大大降低起動(dòng)損耗，不會直接和間接沖擊電網(wǎng)，也不會沖擊機(jī)械。

4 燃?xì)獠膳療崴疇t風(fēng)機(jī)變頻的應(yīng)用

燃?xì)獠膳療崴疇t風(fēng)機(jī)變頻在實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)機(jī)根據(jù)條件變速運(yùn)行這是可以實(shí)現(xiàn)的，利用變頻控制技術(shù)控制。實(shí)驗(yàn)可以通過安裝氧氣和一氧化碳的傳感器在鍋爐出口煙道上進(jìn)行測試，測試完成后將結(jié)果傳輸?shù)街骺刂破?，主控制器將?shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對比后來控制送風(fēng)的量。上文也說到變頻運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，具備耗電量低、節(jié)能效果顯著的優(yōu)勢，可節(jié)約天然氣，燃?xì)獠膳療崴疇t使用變頻風(fēng)機(jī)時(shí)能有效地解決天然氣不完全燃燒的問題。

5 結(jié)語

能量的損耗致使資源的大量浪費(fèi)，資源的有限，使得可持續(xù)發(fā)展道路的政策相對提出，資源的減少，勢必將引導(dǎo)我們尋找新能源或者改善能源的利用方式。在燃?xì)獠膳療崴疇t的使用上，主要功能是加熱供給熱水，損耗能量大，而使用改善技術(shù)的變頻后中小負(fù)荷下過?？諝庀禂?shù)和風(fēng)機(jī)功率以及排煙溫度均下降，CO2濃度的反之變大，不管熱負(fù)荷多大多小，采暖的熱效率基本上保持不變，抗風(fēng)能力伴隨著熱負(fù)荷的減小而下降。雖然具有一定的成效，但是就此打住研究的進(jìn)程，是萬萬不可行的，相反，這是研究的新起點(diǎn)，而不是研究的終點(diǎn)，資源的匱乏與有限，時(shí)時(shí)刻刻在促使我們不斷探尋新的技術(shù)與新的能源，努力將能耗降低一點(diǎn)，僅一點(diǎn)，就能多養(yǎng)活生命，學(xué)無止境，一生研究，新技術(shù)的探尋永遠(yuǎn)在路上。