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都江堰拉法基水泥廠在采用羅克韋爾自動化中壓變頻器之后，單位產(chǎn)品能耗明顯降低，新系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，便于維護，每年節(jié)省的維護費用就達2.4萬美元。 　　優(yōu)化水泥廠風(fēng)機控制的解決方案▲由于采用了PoweFlex7000中壓變頻器，使得維護工作更加簡便，節(jié)省了維護費用。僅此一項，每年就能為水泥廠節(jié)省2.4萬美元。 　　司是世界上最大的水泥生產(chǎn)廠商，在42個國家建立有117家水泥廠、27家研磨廠，其水泥年產(chǎn)量高達1億5000萬.12家合資企業(yè)中最大的一家一一都江堰拉法基水泥廠，興建于2002年6月。它是我國西部最大的一家干法旋窯水泥廠，其設(shè)計年產(chǎn)量為140萬水泥。 　　泥年產(chǎn)量處于全球主導(dǎo)地位，占全球產(chǎn)量的30%，占亞洲產(chǎn)量的50%.在最近25年里，我國的水泥行業(yè)得到了長足的發(fā)展，從1978年的年產(chǎn)量6500萬，增加到2001年的6億5000萬.在我國基礎(chǔ)建設(shè)和房地產(chǎn)業(yè)的推動下，從2001年起水泥產(chǎn)銷量急劇攀升。隨著我國政府不斷增大對基礎(chǔ)建設(shè)的投入和城市房地產(chǎn)的進一步發(fā)展，對水泥的需求量仍將保持增長。 　　挑戰(zhàn)水泥行業(yè)是一個競爭激烈的行業(yè)，眾多水泥廠商都在通過提高產(chǎn)品質(zhì)量、維持較低價格水平來增加市場份額。為了保持企業(yè)的競爭力，必須提高生產(chǎn)效率，充分利用投資，盡可能地降低生產(chǎn)成本。 　　對于都江堰拉法基水泥廠來說，首先應(yīng)該降低單位產(chǎn)品的能耗，節(jié)省能源費用。因為，能源費用是水泥廠最大的生產(chǎn)成本，水泥生產(chǎn)的每個階段都將耗費大量的能源，其費用占產(chǎn)品成本的70%.因此，任何一項節(jié)能措施都將有助于提高經(jīng)濟效益。 　　為了減少能耗，都江堰拉法基水泥廠希望通過自動控制系統(tǒng)來控制干法旋窯前端排風(fēng)機、主風(fēng)機、高溫風(fēng)機、加煤風(fēng)機、干法旋窯尾部風(fēng)機的運行速度。 　　解決方案都江堰拉法基水泥廠選擇羅克韋爾自動化為這五臺風(fēng)機提供控制系統(tǒng)。因為該廠的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員認(rèn)為羅克韋爾自動化在水泥設(shè)備控制領(lǐng)域享有較高的聲譽，在亞洲地區(qū)多家水泥廠的建設(shè)項目中取得了成功。 　　羅克韋爾自動化建議該水泥廠使用變頻器來控制整個通風(fēng)系統(tǒng)。通過調(diào)整風(fēng)板或閥門開啟度來調(diào)節(jié)通風(fēng)量的傳統(tǒng)機械調(diào)節(jié)方法，不能降低風(fēng)機的耗電量，并常常使它處于滿負(fù)載情況下運行，而實際上根本不需要那樣大的通風(fēng)量。這使得整個系統(tǒng)效率較低，電能浪費嚴(yán)重，毫無意義地加大了對設(shè)備的磨損。如果采用變頻器，就可以通過控制電機轉(zhuǎn)速來直接調(diào)節(jié)通風(fēng)量，節(jié)省耗電量。 　　都江堰拉法基水泥廠采用了羅克韋爾自動化的PoweFlex7000中壓變頻器，分別對每個風(fēng)機進行獨立控制。電機轉(zhuǎn)速采用電流閉環(huán)控制方式。每個電機上安裝有速度計，用于顯示電機的實際轉(zhuǎn)速。 　　在本系統(tǒng)中，所有的變頻器均采用ModBusPlus通訊協(xié)議與該水泥廠現(xiàn)有的DCS集散控制系統(tǒng)通訊。同時，每臺變頻器均配備有PanelView操作員界面，不僅方便了對變頻器的操作，還可用于顯示變頻器的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 　　PoweFlex7000中壓變頻器采用18脈沖調(diào)整及PWM脈寬調(diào)制方式對電機進行控制，輸出波形穩(wěn)定，可以有效防止諧波。該變頻器采用對稱門極換流晶閘管（SGCT）代替了輸出變壓器，減少了所需的換流器件數(shù)目，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。而大多數(shù)競爭對手的產(chǎn)品還在使用傳統(tǒng)的門極絕緣柵場效應(yīng)晶體管（IGBT）技術(shù)，而這樣需要增加更多的換流器件。 　　效果羅克韋爾自動化為風(fēng)機的控制提供了高效、可靠的解決方案。根據(jù)所需的通風(fēng)量，由變頻器向風(fēng)機提供相應(yīng)的電能，這樣會讓風(fēng)機運行更加經(jīng)濟。采用PoweFlex7000中壓變頻器之后，水泥廠的單位產(chǎn)品能耗下降了10%，由此每年將為用戶節(jié)約12.4萬美元。 　　拉法基水泥廠運行部彭立稱贊道，通過它提高了產(chǎn)品利潤率，讓使我們能夠在國內(nèi)競爭激烈的水泥市場保持領(lǐng)先地位！ 　　（文章查詢號64）換流晶閘管（SGCT），逆變開關(guān)器件數(shù)量少，功率結(jié)構(gòu)為無熔斷器，具有電流抑制DC電抗器。 　　行。發(fā)動機工作時，能量可回饋電網(wǎng)，電機再生制動。適用于需四象限工作的應(yīng)用（如窯、皮帶傳輸?shù)龋┘按髴T量負(fù)載（如離心式風(fēng)機）負(fù)載的快速調(diào)整。 　　免傳感器的直接矢量控制免傳感器的直接矢量控制對馬達的磁通是測算而不是估算。如同直流驅(qū)動，馬達力矩可快速改變而不影響馬達磁通。此控制方式可產(chǎn)生較標(biāo)準(zhǔn)V/Hz型變頻更優(yōu)越的運行性能。對持續(xù)運行在6Hz以下的低速應(yīng)用，可選用帶測速反饋的完全矢量控制。 　　SGCT中壓變頻器的理想功率開關(guān)：門驅(qū)動集成，開關(guān)頻率高，雙面冷卻的對稱門極換流晶閘管是用于中壓變頻器的理想功率半導(dǎo)體開關(guān)。通過對控制SGCT的脈寬調(diào)制（PWM）模式的優(yōu)化，將器件的導(dǎo)通和開關(guān)損耗降至最低，產(chǎn)生了極為緊湊和高效的逆變器設(shè)計，由于SGCT獨特的性能及PoweFlex7000的技術(shù)結(jié)構(gòu)，該組件可通用于PWM逆變器和PWM整流器。 　　Flex7000的核心是創(chuàng)新的功率機架PoweCage.它可將主要功率器件以緊湊的模塊化的形式集成于一體。先進的散熱器設(shè)計，加上高壓冷卻氣流模式，確保了高效的熱傳遞且降低了熱損傷，獨特的組件形式意味著不必移動機架，無需特殊工具便可在5min之內(nèi)完成對器件的更換；器件數(shù)量少，PoweFlex7000只須6個SGCT組成逆變器（2頻）而使用IGBT或IGCT的其他產(chǎn)品需要1236個功率開關(guān)器件。 　　美國珥動賽專為惡劣工業(yè)環(huán)境設(shè)計的交換機。 　　集線捶口轉(zhuǎn)器及路蟲酋低壓ac/dck.理供冗余電琢連接外理設(shè)計ffl巧。適合工業(yè)現(xiàn)場安裝寬度范圉室外應(yīng)用，工作a度可達產(chǎn)品系列齊±，即潘即用型配置型。 　　

  技術(shù)創(chuàng)新6-30型風(fēng)機流場的三維模擬與分析（遼寧工程技術(shù)大學(xué)機械工程學(xué)院遼寧阜新FLUENT6.1對離心風(fēng)機內(nèi)部流場進行了三維數(shù)值模擬。計算中采用了標(biāo)準(zhǔn)k-e湍流模型與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。通過模擬發(fā)現(xiàn)了蝸舌對葉輪中流動的影響和部分空氣在葉輪中的螺旋狀流動，捕捉到了離心通風(fēng)機內(nèi)部許多重要的流動現(xiàn)象，同時對計算結(jié)果進行了分析，對該類風(fēng)機的性能改進提供了一定的依據(jù)。 　　1前言近年來，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，使得計算流體動力學(xué)（CFD）在離心風(fēng)機的研宄領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文就應(yīng)用計算流體動力學(xué)的商用軟件之一Fleun對6-30型離心風(fēng)機的流場做了三維模擬，并通過對其流場的研宄，為改進風(fēng)機的性能找出方向。 　　2建模與計算方法方法，湍流動能、湍流耗散項、動量方程都采用了二階迎風(fēng)格式離散；在迭代計算時，應(yīng)用亞松弛迭代，松弛系數(shù)采用默認(rèn)。2.1風(fēng)機的主要參數(shù)本文以6-30型風(fēng)機為研宄對象，主要參數(shù)如下：流量gvmin，葉輪夕卜徑D2=490mm，葉輪輪轂寬度b=39mm，葉片數(shù)2=12，蝸殼基圓半徑尺廣274mm，尺2動充分發(fā)展，對入口和出口做了一定的加長。工作介質(zhì)為標(biāo)況下的空氣，并認(rèn)為牛頓流體且局部各向同性。蝸殼垂直z軸，軸面為xy平面，垂直紙面向外為z軸。通過三維軟件AUTOCAD建模，模型（除去葉輪前蓋）如所示。 　　2.2網(wǎng)格化分本文采用gambi對風(fēng)機的內(nèi)流場進行劃分，考慮到離心風(fēng)機的內(nèi)部流動情況較復(fù)雜，故整機采用非結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格進行劃分，并將整機劃分為三個部分：入口部分，葉輪流道部分，蝸殼部分。 　　2.3控制方程本文中旋轉(zhuǎn)葉輪與靜止蝸殼之間、旋轉(zhuǎn)葉輪與靜止進口管之間的耦合采用了多坐標(biāo)系（mulipleefeencefame），把離心風(fēng)機內(nèi)流場簡化為葉輪在某一位置的瞬時流場，將非定常問題用定常方法計算。對于定常不可壓縮流體，取與葉輪一起以恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)系，考慮粘性假設(shè)，使用笛卡兒坐標(biāo)系，速度矢量在x，y和z方向的分量為u、v和采用標(biāo)準(zhǔn)A-e模型求解該問題時，控制方程包括連續(xù)性方程、動量方程、k方程、e方程，這些方程都可以表示成如下通式：u、v、單位為m/s，廠為擴散系數(shù)，S為廣義源項，湍動能k和湍動能耗散率e，方程的具體形式和含義參見。 　　2.4邊界條件在計算域的進口處，假定進口速度沿進水管入口截面均勻分布，給出進口質(zhì)量流量，并指定其方向與進口垂直。進口處的湍動能k和湍動能耗散率e取默認(rèn)值。 　　入口和蝸殼部分為靜止網(wǎng)格，葉輪流道部分采用懸轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，三部分之間的連接面設(shè)置為ineface.入口，葉輪和蝸殼與流體相接觸的所有壁面均采用無滑移固壁條件，在近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法，除葉輪流道部分壁面為旋轉(zhuǎn)壁面外其他壁面均為靜止。計算中忽略重力呢靠近蝸舌流道z=15截面靜技術(shù)創(chuàng)新-對流場的影響。 　　3計算結(jié)果分析3.1模擬結(jié)果可信度判斷風(fēng)機全壓在風(fēng)機入口，流道入口，流道出口和蝸殼出口上的流量加權(quán)平均報告如下：從以上圖表及數(shù)據(jù)可以看出，計算結(jié)果的速度和壓力分布都與實際情況相符，且風(fēng)機出口和入口的全壓差為3.90kPa，與給定的風(fēng)機全壓3.98kPa誤差僅為2%，可以判斷該模擬結(jié)果可信。 　　3.2流場分析從各流道的靜、壓全壓和速度等高線看，各流道內(nèi)的流動情況并不相同。為靠近蝸舌的流道z=15截面的靜壓和速度等高線，為遠離蝸舌的流道的靜壓和速度等高線。從兩個圖的對比可以看出，靠近蝸舌的流道入口和出口的平均流速都比遠離蝸舌的流道小?？拷伾嗟牧鞯乐辛魉僮兓^快，達到最高流速的區(qū)域較大，且位于流道的中后部；而遠離蝸舌的流道中達到最高流速的區(qū)域僅分布在出口靠近葉片的小區(qū)域內(nèi)，流動比較平穩(wěn)。 　　4流動損失分析從可以看出，由于蝸舌的滯止效應(yīng)，蝸舌周圍存在一個靜壓力的高壓區(qū)，導(dǎo)致蝸舌附近的流道出口處靜壓力較大，從而使這部分流道的出口和入口速度比其它流道要小，因此同一時間內(nèi)通過該部分流道流量較小，即靠近蝸舌的流道做功能力較其它部分有所削弱。且靠近蝸舌的流道中流體流動較紊亂，即該流道中流體的流動損失較其他部分大，和所示即為整個葉輪中的跡線和近蝸舌流道中的跡線。 　?。?）從可見，在每個葉輪流道中都存在一些與葉片方向背離較為嚴(yán)重的跡線。為更清楚研宄這些跡線，在一個流道的入口處，均勻設(shè)置4條靶線，觀察以這4條靶線為起點流體跡線。為靶線分布示意圖，標(biāo)為A，B，C，D4條靶線。為從兩個方向觀察到的以這4條靶線為起點的流體跡線?？梢钥闯?，以靠近葉片非工作面的A、B靶線為起點的氣體的流動較均勻和平穩(wěn)；而以靠近葉片工作面的C、D靶線的上部為起點的氣體沿流道方向有明顯的螺旋狀流動，這必將增加葉輪流道的流動損失。 　　5結(jié)語通過對6-30型離心風(fēng)機設(shè)計工況下內(nèi)部流場的模擬，了解了流體在各葉輪流道中壓力和流速的不均勻性，特別是靠近蝸舌的流道也其它位置流道差異較大。并分析了在葉輪入口，葉輪內(nèi)部和蝸舌周圍發(fā)生的能量損失。 　　（1）在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，各流道的流動隨它在葉輪中相對位置的不同而不同。壓力和速度分布具有明顯的軸不對稱性，尤其在靠近科技創(chuàng)新導(dǎo)報蝸舌的流道中差異更加顯著。 　　蝸舌的設(shè)計對整機的性能有重要影響，因為蝸舌不僅引起環(huán)流損失，而且會影響到靠近它的的做功能力。 　　在葉輪各流道中都存在橫貫流道的流動，這種不規(guī)則的流動也帶來一部分能量損失。這種不規(guī)則流動主要是由從靠近葉片工作面一側(cè)的上部流入葉輪的氣體引起的。 　　綜上所述，使用數(shù)值模擬方法研宄離心風(fēng)機內(nèi)部流場能夠方便直觀的讓我們觀察到氣體在風(fēng)機內(nèi)的流動狀況，并能夠根據(jù)需要提供詳細的數(shù)據(jù)，為我們改進和設(shè)計性能更好的風(fēng)機指明方向。