1甲醛生產變頻風機空氣流量的取樣與風機節(jié)能問題
國內甲醛生產企業(yè)很多采用孔板截取空氣管道壓差后,利用“U"型玻璃管壓差計來觀測或再通過壓差變送器經電子積算儀表送顯。由于送風管道裝人孔板后,會造成1000~3000Pa的系統(tǒng)阻力,使風機能耗增加。兩葉風機阻力功耗約0.85kW/kPa,三葉風機阻力功耗為0.8kW/kPa。兩葉風機的年阻力耗電為7000kWh/kPa,按電價0.70元/kWh計算,每年需多支出約5000元/kPa的電費。為了降低風道系統(tǒng)阻力,采取了二次擴徑加工來降低孔板阻力。甚至有增粗測量段管道加裝大口徑孔板的方法,使壓差降低至300Pa以下。但孔板投資少則幾千元，組成變送單元和流量儀表要一萬多元,每年因孔板取樣損失掉的電費有的高達15000元。
采用變頻調速器控制風機轉速來達到調節(jié)空氣流量的目的,既經濟節(jié)能又操作方便。甲醛線上均安裝了變頻調速器,同時取消孔板壓差測量方式,在氧控室就能遠程操作。一年平均負荷70%時,可節(jié)電49%,3萬噸甲醛裝置年省電費約20萬元。如果全國300套甲醛裝置都改用變頻調速器控制風機,每年至少可節(jié)約電費3000~5000萬元,十年約5億元。
在3萬噸甲醛系統(tǒng)中,前期應用了低壓差孔板120~250Pa,經過智能數(shù)字流量計送顯出帶壓力補償、溫度補償后實際空氣流量。通過3年來的運行監(jiān)測表明其誤差在0.3%,但投資較高,約12000元(若進口類似裝置價格更高)。
刨花板廠同樣3萬噸甲醛裝置,采變頻頻率法智能數(shù)字式空氣流量計，流量信號來自變頻器頻率輸出端子，取消了風機管線上的孔板,降低了系統(tǒng)阻力。一般甲醛生產所需空氣量為600m³/h·t,誤差在±12m³/h.t,若生產正常每小時甲醛產量在4t時，其誤差帶來的影響僅0.050Vh。儀表的應用誤差在1.5%,投資約7000元。此法完全可以滿足甲醛生產工藝配比操作的需要。
2風機空氣流量計算的重要性
在開車與正常過程中,能確切掌握風機實際送風量或調節(jié)到所需風量是每個甲醛車間技術最關心的事。但事實上,許多甲醛廠只憑經驗來操作,當發(fā)生孔板堵塞、掛泥等“U"型壓差計不準時,往往與生產的甲醛產量對不上,嚴重時會造成工藝偏離,單耗增加。引管進醇也是常見現(xiàn)象,一般好處理。但處理孔板內部問題較為麻煩,若能發(fā)現(xiàn)這類問題更加困難。
從實踐出發(fā),引出無孔板空氣流量計算方法,這是一種較新的風機流量計算理論。在大量研究兩葉和三葉羅茨鼓風機特性曲線基礎上，發(fā)現(xiàn)同一級別流量型號的風機，只要更換不同功率的電機或級數(shù)不同的電機,會產生不同轉速、額定壓力不同級別型號的風機。
根據(jù)羅茨鼓風機風量公式簡化后的變頻風機風量計算表達式:
Qm=K׃(1)[進口空氣溫度20℃時]
式中的K為整理后風機固有系數(shù),ƒ為轉速對應的頻率。式(1)中可見，羅茨鼓風機風量與電機轉速頻率成線性關系。
但羅茨鼓風機在運轉過程隨出口壓力的增大,風量會有一定程度的降低。風機出口壓力在1000mmH2O與5000mmH20時,有6%左右的風量偏差。高壓風機在1000mmH20與7000mmH20出口壓力時,達12%左右的風量差。由此可見羅茨風機的風量表達式必須加上壓力和溫度補償后,才能較正確地計算出實際工況條件下空氣流量值,滿足精細整定工藝參數(shù)的需要。
采用智能流量計上的羅茨風機空氣質量流量計算公式為:
K一智能流量積算儀整定修正后的流量顯示.比例系數(shù)
P20一20℃時的空氣密度,取1.205kg/m'
T0一273.15℃.
PA一工作點大氣壓力,在0.1013MPa左右
P0一標準大氣壓,0.10133MPa.
T一實際空氣溫度
F一風機流量頻率參數(shù),取自變頻器頻率返饋輸出信號
P一風機補償壓力參數(shù),壓力越大此值越小，同時與風機額定壓力大小有關，還與流量計滿量程計算精度有關,可在智能計算儀二級參數(shù)設定頁中壓力補償?shù)牧砍瘫壤禂?shù)項得以修正。
3無孔板空氣質量流量計應用計算示例
一臺三葉羅茨風機,電機功率75kW,額定壓力78.4kPa,額定流量2400m³//h。采用智能流量積算儀，溫度補償用PT100熱電阻,壓力補償采用0.1MPa遠傳電阻表。
遠傳電阻表輸出反接，即壓力升高,電阻變小。
WP系列智能流量積算儀二級參數(shù)設定中壓力補償?shù)牧砍瘫壤禂?shù)K項修正系數(shù)為1.115。見下表:
由表中可知,頻率法空氣流量的計算誤差為<±2.5%,若孔板流量“U"型壓差在30mmH20處也有1mmH2O的波動,肉眼是不宜識別的，其誤差有±3.3%。
甲醛生產風機的出口壓力常工作在19.6~49kpa區(qū)域內(上表帶“*”處),因此頻率法空氣流量計的積算顯示誤差為±1.5%，比觀察“U"型壓差更直觀、方便,簡單實用。
4結論
如果將本方案中儀表的流量顯示比例系數(shù)K略縮小一些，完全可以實現(xiàn)滿量程誤差<±1.5%。常用的渦式流量傳感器、靶式流量傳感器、壓差變送器設計精度等級也僅有1.5級,加上靜壓誤差和工作區(qū)域非線性誤差,有的高達5.0級綜合精度指標。智能儀表可精細整定各項參數(shù)的設定與修改,而且儀表內部無可調可動元件,可靠性和穩(wěn)定性高。智能儀表自帶溫度補償和參數(shù)斷電存儲功能，單片計算機自動運算查表法修正,是取代傳統(tǒng)數(shù)字表的新一代理想產品。
3萬噸甲醛廠變頻器遠程操作器.無孔板流量計總投資約5萬元,通過3~4個月的節(jié)能運行即可回收投資。
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