羅茨鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和電機(jī)功率的選擇

近幾年來，我國沖天爐上越來越多地選用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。當(dāng)時為了提高鐵焦比,風(fēng)行多排小風(fēng)口沖天爐,風(fēng)口比很低,加上熱風(fēng)爐膽和焦炭塊度小等因素,送風(fēng)阻力有時達(dá)到12KPa左右。因為當(dāng)時的高壓離心風(fēng)機(jī)達(dá)不到這樣高的風(fēng)壓,于是選用羅茨風(fēng)機(jī)。由于羅茨風(fēng)機(jī)那時主要用在化工行業(yè),額定風(fēng)壓一般只有50KPa一檔,所以配用的電機(jī)都是大功率的。與高壓離心風(fēng)機(jī)相比,所配電機(jī)的功率大一倍以上,于是人們普遍認(rèn)為羅茨風(fēng)機(jī)能耗太大,不是節(jié)能型的風(fēng)機(jī)。各種沖天爐專用的離心式高壓風(fēng)機(jī)相繼問世,被稱為替代羅茨風(fēng)機(jī)的節(jié)能風(fēng)機(jī)，實際上這是一種誤解。

羅茨風(fēng)機(jī)的優(yōu)點很突出,它是一種定容式風(fēng)機(jī),風(fēng)量基本上不受風(fēng)壓變化的影響。沖天爐熔煉時，焦炭和金屬爐料都是定比例定量加入爐內(nèi)的，因而要求有恒定的風(fēng)量,才能保證鐵液的質(zhì)量和產(chǎn)量。沖天爐內(nèi)的阻力是經(jīng)常變動的,離心風(fēng)機(jī)會因風(fēng)壓的波動造成風(fēng)量的波動,致使?fàn)t況不穩(wěn)定。而羅茨風(fēng)機(jī)恰好能滿足沖天爐的這一特殊要求,因而受到熔煉工人的歡迎。但當(dāng)前沖天爐用的羅茨風(fēng)機(jī)相配的電機(jī)功率普遍偏大,因而在節(jié)能方面比不上高壓離心式專用風(fēng)機(jī)。問題的關(guān)鍵在于為沖天爐配羅茨風(fēng)機(jī)時,確定額定風(fēng)壓時過于保守,有寧大勿小的舊觀念。當(dāng)今羅茨風(fēng)機(jī)已經(jīng)系列化,各種風(fēng)壓風(fēng)量的羅茨風(fēng)機(jī)都很齊全,配用的電機(jī)也比較合理,只要額定風(fēng)壓和風(fēng)量與專用節(jié)能型離心風(fēng)機(jī)相同,所配的電機(jī)功率也完全一樣,價格也相差不多。

如何確定額定風(fēng)壓呢?筆者認(rèn)為,只要超過沖天爐實際風(fēng)壓一倍即可。一般冷風(fēng)爐的實測風(fēng)壓在8kPa左右,熱風(fēng)爐膽的阻力約為2kPa,熱風(fēng)爐的風(fēng)壓一般只有10kPa左右,因此,選用額定風(fēng)壓為20kPa的羅茨鼓風(fēng)機(jī)既安全又經(jīng)濟(jì)。但目前一些設(shè)計者和羅茨風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家,都推薦選用額定風(fēng)壓為30kPa的羅茨鼓風(fēng)機(jī);而改用離心式專用風(fēng)機(jī)時,卻都認(rèn)可不足20kPa的額定風(fēng)壓,因此,這是不明智的。實際上羅茨風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也很簡單,沒有滑動摩
擦的部件,機(jī)械效率是很高的。風(fēng)機(jī)的無用功主要造成了空氣的發(fā)熱,風(fēng)壓越高,發(fā)熱損失也越大,所以不論是羅茨風(fēng)機(jī)還是節(jié)能型高壓離心風(fēng)機(jī),總的機(jī)械效率均低于80%。配用電機(jī)時機(jī)械效率一般按60%計算,然后選用標(biāo)準(zhǔn)功率的電機(jī)。風(fēng)機(jī)的有用功率N可用下式計算:
N=QP(kW)? ? 式中Q——風(fēng)量,m3/s? P——風(fēng)壓,kPa?例如,用于5t/h沖天爐的羅茨風(fēng)機(jī),風(fēng)量為80m3/min,風(fēng)壓選定為19.6kPa,則有用功率N為:N=(80/60)×19.6=26.13(kW)

如果風(fēng)機(jī)的機(jī)械效率Z=0.6,則配用電機(jī)的功率N′為:N′=N/Z=26.13/0.6=43.55(kW)
L74WD-80/0.2型羅茨風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量和風(fēng)壓與上例相同,廠家配用的電機(jī)功率為45kW。相同規(guī)格的離心式節(jié)能高效鼓風(fēng)機(jī),例如JGR85-21型和9-12No.8D型風(fēng)機(jī),也是配45kW電機(jī)。由此可見,兩種不同類型風(fēng)機(jī)的效率是相同的。因此,認(rèn)為離心式風(fēng)機(jī)比羅茨式風(fēng)機(jī)節(jié)能,是沒有根據(jù)的。
山東拖拉機(jī)廠鑄造分廠2002年購進(jìn)一臺80m3/min錦工羅茨鼓風(fēng)機(jī),用在5t/h沖天爐上,按原設(shè)計應(yīng)選用額定風(fēng)壓為30kPa,廠家也推薦用這種規(guī)格,筆者根據(jù)沖天爐實測風(fēng)壓不足10kPa這一實際情況,決定選用額定風(fēng)壓為20kPa的風(fēng)機(jī),電機(jī)功率為45kW?，F(xiàn)在已經(jīng)使用兩年多了,實測電流為65A,而額定電流為93.2A,實際電流相當(dāng)于額定電流的70%,可見配用這樣的電機(jī)既安全又經(jīng)濟(jì)。該廠老鑄鐵車間有一臺1995年購進(jìn)的80m3/min錦工羅茨鼓風(fēng)機(jī),原配用一臺90kW老型號電機(jī),已使用20年,2015年夏天電機(jī)因絕緣老化而燒壞,現(xiàn)在也改配了一臺45kW新型號電機(jī),實測電流也是65A。這說錦工機(jī)的新舊與能耗關(guān)系不大。

在實際熔煉過程中,沖天爐內(nèi)的阻力變化不大,不正常時一般也是阻力減小,所以不必?fù)?dān)心因爐內(nèi)阻力突然增加而使電機(jī)超載。對于羅茨鼓風(fēng)機(jī),實際風(fēng)壓比額定風(fēng)壓越低,電機(jī)負(fù)荷越輕,因此,額定負(fù)荷應(yīng)當(dāng)選得比實際負(fù)荷高一些,留有足夠的安全量。但對于離心風(fēng)機(jī),情況正好相反,實際風(fēng)壓如低于額定風(fēng)壓,會使風(fēng)量增加,結(jié)果電機(jī)負(fù)荷反而增加,此時如果不關(guān)小風(fēng)門,不但電機(jī)超載,鐵液也會氧化,非常不利。從這方面看,羅茨風(fēng)機(jī)也優(yōu)于離心風(fēng)機(jī)。配用調(diào)速電機(jī)的羅茨風(fēng)機(jī)是最理想的沖天爐用風(fēng)機(jī),可以通過電機(jī)的調(diào)速來調(diào)整風(fēng)量。羅茨風(fēng)機(jī)配消聲裝置不會影響風(fēng)量,這也使消聲措施因不受約束而變得容易。
綜上所述,羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗實際上和高壓離心風(fēng)機(jī)相差不多。以往由于給沖天爐配羅茨風(fēng)機(jī)時選擇的額定風(fēng)壓偏高,所以配用的電機(jī)功率也偏大,但是羅茨風(fēng)機(jī)的實際能耗并不大。在沖天爐上使用羅茨風(fēng)機(jī)時,額定風(fēng)壓比實際風(fēng)壓高一倍即可,這樣使用羅茨風(fēng)機(jī)不但發(fā)揮了它的優(yōu)點,而且非常節(jié)能。

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