封閉式液壓站通風(fēng)設(shè)計(jì)

韓建國

（寧波鋼鐵有限公司 浙江寧波315800）

1 前言

液壓站是熱軋產(chǎn)線輔助動(dòng)力源之一，一般就近布置在執(zhí)行元件（液壓缸、液壓馬達(dá)等）附近；廠房設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員兼顧生產(chǎn)車間設(shè)備運(yùn)行、吊裝、備件放置等多種需求，常將液壓站布置在產(chǎn)線正下方，既不影響產(chǎn)線的正常運(yùn)行，又可以滿足液壓站近距離布置的需求，確保液壓執(zhí)行元件的響應(yīng)時(shí)間。

寧鋼熱軋廠加熱爐液壓站布置在出爐輥道正下方（標(biāo)高－7.800m），為封閉式地下廠房。站內(nèi)空氣悶熱，夏季液壓站室內(nèi)達(dá)55℃。當(dāng)室溫過高時(shí)，設(shè)備維護(hù)人員只能采取臨時(shí)措施，即打開液壓站冷卻器的備用冷卻水管（2用1備），導(dǎo)致冷卻器冷卻水管全部投入狀態(tài)，不利于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，且效果不明顯。為確保液壓站設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，降低站內(nèi)溫度，提高空氣質(zhì)量，改善職工工作環(huán)境，增設(shè)液壓站廠房通風(fēng)系統(tǒng)。

2 通風(fēng)設(shè)計(jì)

車間的通風(fēng)除塵系統(tǒng)愈來愈引起重視。車間粉塵、設(shè)備散熱等給工作環(huán)境和空氣質(zhì)量帶來新的問題。綜合考慮新增設(shè)備的占地面積、投資、應(yīng)用效果等，確定采用引入自然風(fēng)、加強(qiáng)排風(fēng)（排出站內(nèi)余熱及異味廢氣）的方式，達(dá)到加熱爐液壓站降溫、通風(fēng)的效果。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

1）液壓站廠房

液壓站廠房頂部局部布置有電纜夾層，故高度略有不同，具體尺寸如下：

液壓站長度：60m

液壓站寬度：9m

液壓站高度：7.2m（凈空處，長度40米區(qū)域）／5m（長度20米區(qū)域）

2）液壓站設(shè)備參數(shù)

液壓泵電機(jī)功率：132kW

液壓泵總數(shù)量：15臺(tái)（12用3備）

循環(huán)泵電機(jī)功率：15kW

循環(huán)泵總數(shù)量：6臺(tái)（3用3備）

油箱規(guī)格：Φ2000mm×4000mm

油箱數(shù)量：3個(gè)

3）液壓站現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)備

液壓站廠房頂部現(xiàn)有軸流風(fēng)機(jī)2臺(tái)，分別布置在液壓站頂部，沿長度方向兩側(cè)布置，風(fēng)量均為19515m3／h。

2.2 通風(fēng)量確定

地下液壓站通風(fēng)系統(tǒng)的目的是引入自然風(fēng)、排出余熱，達(dá)到穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行，改善職工工作環(huán)境的目的。

按照下式計(jì)算所需通風(fēng)量［1］：

式中：G— 通風(fēng)換氣量，m3／h；

∑Q—站內(nèi)電機(jī)、油箱、管道產(chǎn)生的發(fā)熱量總和，kW；

C— 空氣比熱，1.01kJ／kg；

ρ— 空氣密度，kg／m3；

ηq—?dú)饬餍剩ㄅc空氣出風(fēng)口的布置有關(guān)，出風(fēng)口布置均勻的換氣場(chǎng)合，一般取0.475）；

T—自然風(fēng)溫度，℃；

T0—液壓站內(nèi)溫度，℃。

主泵、循環(huán)泵電機(jī)發(fā)熱量按照下式確定：

式中：Q1—站內(nèi)電機(jī)運(yùn)行過程中的發(fā)熱功率，kW；

η—電機(jī)的效率；

P—電機(jī)功率，kW。

液壓站油箱、管道散熱量按照下式計(jì)算：

式中：Q2—發(fā)熱功率，W；

k— 導(dǎo)熱系數(shù)，w／（m·k）

A—導(dǎo)熱面積，m2；

Δt—油溫與室內(nèi)溫差，k；

Δ—導(dǎo)熱體厚度，m。

按照液壓站內(nèi)、外溫差不超過5℃計(jì)算，根據(jù)上述參數(shù)：

G＝59350m3／h

根據(jù)前述尺寸，液壓站總?cè)莘e3096m3，折合每小時(shí)換氣次數(shù)19.17次，符合《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)于油泵房每小時(shí)換氣次數(shù)（≥10次）的規(guī)定。

3 設(shè)備布置及使用效果

3.1 通風(fēng)工藝流程

考慮冶金車間粉塵多的特點(diǎn)，在通風(fēng)系統(tǒng)入口設(shè)置過濾器，用于清潔進(jìn)入液壓站廠房的自然風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)工藝流程如下：

3.2 風(fēng)機(jī)選型

通風(fēng)系統(tǒng)采用離心風(fēng)機(jī)，根據(jù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能（壓力）。在單級(jí)離心風(fēng)機(jī)中，氣體從軸向進(jìn)入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時(shí)改變成徑向，然后進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器中，氣體改變了流動(dòng)方向造成減速，這種減速作用將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。壓力增高主要發(fā)生在葉輪中，其次發(fā)生在擴(kuò)壓過程。

輸送過程中，離心風(fēng)機(jī)克服過濾網(wǎng)的風(fēng)壓損失及管道壁力風(fēng)壓損失，將外部自然風(fēng)引入液壓站廠房內(nèi)。

根據(jù)59350m3／h的通風(fēng)需求，電機(jī)功率計(jì)算如下：

式中：N—電機(jī)功率，kW；

P—風(fēng)機(jī)全壓，Pa；

η—風(fēng)機(jī)全壓效率，一般≥0.7。

冬季時(shí)，液壓站不必全風(fēng)量投用；因此，在滿足使用要求的前提上，從節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本的角度出發(fā)，共配置2臺(tái)風(fēng)機(jī)，功率30kW，風(fēng)量為30000m3／h。

通風(fēng)系統(tǒng)采用兩臺(tái)并行風(fēng)機(jī)，當(dāng)室外平均氣溫≤10℃時(shí)，考慮只運(yùn)行1臺(tái)風(fēng)機(jī)，每月可節(jié)約電費(fèi)萬余元。

3.3 過濾網(wǎng)箱

在風(fēng)機(jī)入口設(shè)置過濾網(wǎng)箱，過濾網(wǎng)棉安裝在箱體上，本設(shè)計(jì)將風(fēng)機(jī)入口過濾網(wǎng)安裝在過濾網(wǎng)箱入口，既可以攔截灰塵，又可以降低風(fēng)機(jī)入口氣流導(dǎo)致的噪音，降低風(fēng)機(jī)噪音對(duì)車間的影響。

風(fēng)機(jī)及過濾網(wǎng)箱設(shè)備布置如圖1所示。

圖1 風(fēng)機(jī)及過濾網(wǎng)箱布置圖

3.4 管道設(shè)計(jì)

風(fēng)管采用鍍鋅手工板管制作，外部自然風(fēng)在風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)送風(fēng)管道引至液壓站廠房；兼顧液壓站檢修空間需求，送風(fēng)管道布置在液壓站頂部（位于軋線操作側(cè)），沿長度方向均勻布置14個(gè)出風(fēng)口。室內(nèi)余熱通過原有2臺(tái)軸流排風(fēng)機(jī)、新增2臺(tái)軸流排風(fēng)機(jī)排至主軋車間。

為提高換氣效率，避免送風(fēng)管道的新鮮空氣被排風(fēng)管道直接排出，通風(fēng)管道按照“下送上排”、“側(cè)送上排”的氣流組織方案，將送風(fēng)管道風(fēng)口設(shè)置在靠西側(cè)墻下部以及側(cè)面，共計(jì)14個(gè)送風(fēng)口、排風(fēng)口設(shè)置在液壓站廠房頂部中間位置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)2臺(tái)利舊軸流風(fēng)機(jī)，形成換氣效率較高的布置形式。液壓站頂部進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)管道布置如圖2所示。

圖2 液壓站內(nèi)風(fēng)管布置圖

3.5 防火設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，液壓站送風(fēng)管道、排風(fēng)管道分別設(shè)置防火閥，防火閥控制接入消防系統(tǒng)，當(dāng)接收到相關(guān)信號(hào)后，防火閥靠電動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)關(guān)閉送風(fēng)、排風(fēng)管道，同時(shí)離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。

3.6 使用效果

通風(fēng)系統(tǒng)投用6個(gè)月后，選擇夏季測(cè)溫考核，測(cè)溫當(dāng)日送風(fēng)口溫度為32℃。

測(cè)溫時(shí)，選取液壓站內(nèi)沿長度方向入口、中部、角落三處取溫度，實(shí)測(cè)溫度分別為33.3℃、33.8℃、37℃，站內(nèi)平均溫度35℃，遠(yuǎn)低于設(shè)備投用前55℃的夏季高溫，使用效果良好，室內(nèi)空氣流動(dòng)明顯，站內(nèi)通風(fēng)口氣流穩(wěn)定，體感舒適，滿足了液壓站通風(fēng)、降溫、改善空氣質(zhì)量的需求。

4 結(jié)論

本文所述封閉式液壓站采用離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)投資少、施工簡單、維護(hù)方便，與投入大功率空調(diào)相比，更符合國家降本增效、綠色生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展理念，具有在液壓站或類似封閉廠房推廣的價(jià)值。