Выбор тягодутьевых машин (ТДМ) - дымососов и вентиляторов, состоит в подборе машины, гарантирующей (с запасом) подачу (производительность) и напор (давление), определенные при расчете газового (воздушного) тракта, при условии минимального потребления электроэнергии приводом в эксплуатационных режимах работы.
Надежная работа котлоагрегата при колебаниях барометрического давления, изменениях качества топлива, изменениях сопротивления тракта в процессе эксплуатации с учетом допусков на характеристики тягодутьевых машин обеспечивается введением коэффициентов запаса (табл. 13):
Таблица 13
Коэффициенты запаса для выбора тягодутьевых машин
|
Наименование тягодутьевых машин
| Коэффициент запаса | |
| по подаче b1 | по давлению b2 | |
| Дутьевой вентилятор и дымосос | 1,1 | 1,2 |
| Дутьевой вентилятор и дымосос при расчете котлоагрегата на пиковую нагрузку | 1,03 | 1,05 |
| Дымосос рециркуляции газов и вентилятор рециркулирующего воздуха | 1,05 | 1,1 |
Этими же запасами обеспечивается надежная работа системы автоматического регулирования котлов при колебаниях нагрузки.
Выбор ТДМ производится по характеристикам - графическим зависимостям напора (давления) H, мм.вод.ст, потребляемой мощности N , кВт и КПД h, % от подачи Q, м3/ч.
Подача ТДМ - это объем перемещаемых газов, измеренный во входном сечении.
Полный напор вентилятора - разность полных напоров во входном и выходном сечениях:
,
где hст. вх и hст. вых - абсолютное статическое давление во входном и выходном сечениях ТДМ, мм. вод. ст; r - плотность газов во входном и выходном сечениях ТДМ, кгс с2/м4, wвх и wвых - скорость газов соответственно на входе в ТДМ и выходе из нее м/с.
Паспортные характеристики ТДМ построены при постоянной частоте вращения n, об/мин по полному напору, создаваемому машиной при перемещении воздуха, имеющего указанную на характеристике температуру, при абсолютном давлении 760 мм . рт. ст. во входном сечении ТДМ.
Характеристики машин построены для частот вращения тех асинхронных двигателей, с которыми они поставляются, а именно для частот: 2980, 1480, 980, 740, 590, 490 и 370 об/мин.
Мощность, кВт, потребляемая ТДМ, определяется по графическим характеристикам или по формуле:
,
где 
- коэффициент сжимаемости газа в ТДМ. Для воздуха и дымовых газов показатель адиабаты k = 1,4. Соответственно 
.
h - КПД ТДМ в данном режиме , %.
Для ТДМ с напором H £ 300 мм вод. ст. принимается Y = 1,0.
Характеристики ТДМ, имеющих входные направляющие аппараты (В.Н.А.) или поворотные рабочие лопатки, обычно даются для каждого положения регулирующего органа.
Необходимая расчетная производительность ТДМ определяется с учетом условий всасывания, т.е. избыточного давления или разрежения и температуры перед ТДМ, и представляет собой действительные объемы перемещаемых газов (м3/ч):
,
где V - расход газов или воздуха при номинальной нагрузке котла, м3/ч, определяемая расчетом котлоагрегата для абсолютного давления 760 мм . рт. ст.; b1 и b2 - коэффициенты запаса по подаче и напору; z - количество одинаковых параллельно работающих вентиляторов; hбар - барометрическое давление в месте установки ТДМ, мм рт. ст.; Hвх - разрежение (-) или избыточное давление (+) во входном сечении ТДМ, мм вод. ст.
Для ТДМ с напором, меньшим 300 мм . вод. ст. учитывается только барометрическое давление без поправки на Hвх.
Необходимое по расчету полное давление ТДМ в мм вод. ст. определяется по формуле:
.
Поскольку характеристика ТДМ составлена для работы на воздухе и для абсолютного давления на входе 760 мм . рт ст., коэффициент K r определяется по формуле:
,
где r0 -плотность перемещаемых газов при 0оС и 760 мм рт. ст. (в кг с2/м4); t - температура газов перед ТДМ, 0оС; tхар - температура, для которой составлена характеристика, 0оС.
Qр и 
в расчетном режиме должны лежать на паспортной напорной характеристике.
Характеристика тракта котлоагрегата обычно квадратичная парабола в системе координат H - Q. Ее точки могут быть получены из уравнения:
,
где Hпост - часть сопротивления тракта, не зависящая от количества проходящих газов(постоянно поддерживаемое давление перед горелками, самотяга).
Точка пересечения характеристики тракта с верхней (предельной) кривой полного давления вентилятора определяет максимальную производительность ТДМ при работе на данный тракт и называется исходным (начальным) режимом по условиям регулирования.
Выбор ТДМ производится таким образом, чтобы точка с параметрами Qр и располагалась на характеристике в зоне высокого КПД, не меньшего 90 % от максимального.
Расчетная точка центробежной ТДМ должна быть максимально близка к характеристике для полностью открытого входного направляющего аппарата.
В случае, когда на заданные параметры может быть выбрано несколько ТДМ , выбор вентилятора должен быть произведен, в основном, с учетом эксплуатационного расхода электроэнергии и удобства компоновки.
При выборе центробежных дымососов производительностью более 75 тыс. м3/ч, работающих на дымовых газах, содержащих золу, по условиям уменьшения износа следует принимать частоту вращения не более 980 об/мин (дымососы типа ДН) и 740 об/мин (дымососы типа Д).
Потребляемая ТДМ мощность, кВт определяется по характеристикам или по формуле:
,
где Qр - расчетная производительность на входе в ТДМ; hэ - КПД по характеристике ТДМ в точке Qр и ,%; Y - коэффициент сжимаемости газа; коэффициент Kr см. выше.
Расчетная мощность двигателя в кВт определяется по потребляемой с запасом b3 = 1,05:
.
Электродвигатель выбирается из рекомендованного изготовителем ТДМ перечня двигателей, проверенных по условиям пуска.
Рис. 6. Характеристики ТДМ: а – центробежной; б - осевой
φ - угол открытия направляющего аппарата; η - КПД машины
Если двигатель выбран по режиму с введенным регулированием, должны предусматриваться ограничители открытия направляющего аппарата, либо необходимо выбирать двигатель большей мощности.
Пример выбора дымососа
На основании аэродинамического расчета на номинальную нагрузку котельного агрегата расход дымовых газов перед дымососом при υ = 140оС, hбар = 760 мм рт. ст. и ρ = 0,135 кгс·сек2/м4 составляет Q = 218·103 м3/ч, а перепад полных давлений в тракте, определенный с учетом среднего барометрического давления для места установки котельного агрегата hбар = 730 мм рт. ст., Δ Hп = 222 мм вод. ст.
Определяется расчетный режим дымососа, включающий нормативные запасы: Qр = 1,1·218·103·(760/730) = 250·103 м3/ч, Hр = 1,2·222 = 266 мм вод. ст.
Указанные данные следует привести к номинальной плотности, для которой даются характеристики дымососов заводами-изготовителями (воздух ρ°= 0,132 кгс·сек2/м4; hбар = 760 мм рт. ст., t = 100°C и 200°С).
Переходный коэффициент
для 100°С
для 200°C.
Приведенные параметры расчетного режима составят:
Qр = 250·103 м3/ч;
Hрпр = 1,13·266 = 300 мм вод. ст. для 100°C;
Hрпр = 0,89·266 = 237 мм вод. ст. для 200°C.
Из сводных графиков характеристик дымососов 0,7-37* (рис. П.1) и дымососов 0,62-40 (рис. П.2) следует, что требуемые параметры могут быть удовлетворены тремя машинами: а) дымососом двустороннего всасывания 0,7-37 типоразмера Д-20×2 при 590 об/мин; б) дымососом двустороннего всасывания 0,62-40 типоразмера ДН-22×2 при 740 об/мин; в) дымососом одностороннего всасывания 0,62-40 типоразмера ДН-24 при 740 об/мин.
Для выбора оптимального из указанных дымососов необходимо сравнить значения их эксплуатационной экономичности, построив график ηэ = f(D/Dном).
При отсутствии характеристики дымососа Д-20×2 для 590 об/мин можно воспользоваться характеристикой этой машины при 740 об/мин (рис. П.3), пересчитав приведенные параметры расчетного режима на 740 об/мин с использованием формул пропорциональности:
м3/ч;
мм вод.ст.
Коэффициент полезного действия на расчетном режиме составляет 67,5% для дымососа Д-20×2, 77% для дымососа ДН-22×2 и 72% для дымососа ДН-24 (Рис. 7).
__________________________________________________________________
*Дымососы данного типа, относящиеся к снятой с производства аэродинамической схеме 0,7-37, выпускаются заводом «Красный котельщик» (г. Таганрог) для ремонтных нужд предприятий.
Рис. 7. Характеристики дымососов: а - Д-20×2 при n = 740 об/мин, hбар = 760 мм рт. ст., t = 200°C; б - ДН-22×2 при n = 740 об/мин, hбар = 760 мм рт. ст., t = 100°C; в - ДН-24 при n = 740 об/мин, hбар = 760 мм рт. ст., t = 100°C;
Для определения эксплуатационной экономичности рассматриваемых дымососов при различных нагрузках котла необходимо нанести на характеристику дымососов характеристику газового тракта. Для упрощения принимается линейная зависимость расхода Q и квадратичный закон изменения перепада давлений Δ Hп от паропроизводительности котла. В этом случае характеристика тракта является параболой Δ Hп = KQ2. Каждой точке характеристики тракта, нанесенной на соответствующую характеристику дымососа (см. рис. 7), отвечает определенное значение эксплуатационного КПД дымососа.
В таблице 14 приведены расчетные данные для построения характеристики тракта и значения ηэ для сравниваемых дымососов.
Данные таблицы 15 позволяют построить зависимость ηэ = f(D/Dном) (рис. 8). Из рисунка видно, что в диапазоне нагрузок котла D/Dном = 1,05¸0,6 наиболее экономичным оказывается дымосос одностороннего всасывания ДН-24.
| Рис. 8. Зависимость эксплуатационного КПД от нагрузки котельного агрегата для дымососов Д-20×2, ДН-22×2 и ДН-24 |
Таблица 14.
Данные для построения графика эксплуатационного КПД дымососов
| Режим D/Dном | Q, тыс. м3/ч | Δ Hп, мм вод.ст. | Q, тыс. м3/ч | Δ Hп, мм вод.ст. | Эксплуатационный КПД ηэ, % | ||
| приведено к характеристике Д-20×2 при 740 об/мин и 200оС | приведено к характеристике ДН-22×2 и ДН-24 при 740 об/мин и 100оС | Д-20×2 | ДН-22×2 | ДН-24 | |||
| 1,1 1,0 | 313 284 | 370 306 | 250 228 | 300 250 | 67,5 61,0 | 77 66 | 72 68 |
| 0,9 0,8 | 255 227 | 248 196 | 205 182 | 202 160 | 53,5 42 | 56 42 | 59 47 |
| 0,7 0,6 | 198 170 | 150 110 | 160 137 | 123 90 | 33 24 | 32 22 | 36 25 |
Из рисунка видно, что в диапазоне нагрузок котла D/Dном = 1,05¸0,6 наиболее экономичным оказывается дымосос одностороннего всасывания ДН-24.
Эксплуатационная экономичность этого дымососа при большой глубине регулирования может быть дополнительно повышена путем применения комбинированного способа регулирования направляющим аппаратом и двускоростным электродвигателем с частотой вращения 740/590 об/мин. Для построения зависимости ηэ = f(D/Dном) для этого случая следует продолжить характеристику тракта до пересечения с кривой полного
давления машины при полностью открытом направляющем аппарате. Точка пересечения определит исходный режим, который для ДН-24 составляет Qисх = 252·103 м3/ч и Hисх = 305 мм вод. ст., т.е. практически совпадает с расчетным.
Этому режиму будет соответствовать нагрузка котлоагрегата
Режим перехода на пониженную скорость вращения дымососа, являющийся исходным для регулирования направляющим аппаратом при этой скорости вращения определится как
.
На этом режиме электродвигатель переключается на нижнюю ступень оборотов 590 об/мин, а направляющий аппарат полностью открывается. Эксплуатационный КПД дымососа принимает значение, соответствующее КПД на исходном режиме, т.е. 72%. Точки для определения дальнейшего прохождения кривой ηэ = f(D/Dном) по мере увеличения глубины регулирования можно получить, умножая данные первого столбца таблицы 1 на отношение
и выписывая при этом из таблицы соответствующие значения ηэ, т.е.:
| D/Dном | 0,88 | 0,80 | 0,72 | 0,64 | 0,56 | 0,48 |
| ηэ, % | 72 | 68 | 59 | 47 | 36 | 25 |
Полученная таким образом зависимость приведена на рис. 3.
Если кривые эксплуатационного КПД в рабочем диапазоне нагрузок котельного агрегата пересекаются, то выбор машины следует производить путем определения эксплуатационного расхода мощности с учетом нагрузки котла. Для этого следует построить зависимость мощности на валу машины от D/Dном, используя данные таблицы 1 и график ηэ = f(D/Dном) и равенство
.
Для рассматриваемого случая расчет приведен в таблице 15, а график – на рис. 9.
Таблица 15.
Данные для построения графика мощности на валу дымососа
| Режим D/Dном
| Q, тыс. м3/ч | Δ Hп, мм вод.ст. |
| |||
| Д-20×2, 740 об/мин | ДН-22×2, 740 об/мин | ДН-24, | ||||
| 740 об/мин | 740/590 об/мин | |||||
| 1,1 | 250 | 300 | 267 | 235 | 251 | 251 |
| 1,0 | 228 | 250 | 225 | 208 | 202 | 202 |
| 0,9 | 205 | 202 | 187 | 178 | 169 | 169 |
| Рис. 9. Зависимость мощности на валу дымососа от нагрузки котельного агрегата для дымососов Д-20×2, ДН-22×2 и ДН-24 |
По эксплуатационному расходу мощности предпочтение следует отдать дымососу ДН-24. Применение комбинированного способа регулирования направляющим аппаратом и двускоростным электродвигателем (740/590 об/мин) позволяет заметно снизить расход энергии при нагузках котельного агрегата D/Dном = 0,885¸0,6. Если дымосос одностороннего всасывания предпочтителен также по условиям компоновки, то его и следует выбрать для котельного агрегата.
Установленная мощность электродвигателя для дымососа ДН-24 определится по формуле
кВт.
Принят коэффициент сжимаемости газов j = 1,0.
Заводом-изготовителем при первичном проекте дымососа рекомендовался к установке двухскоростной электродвигатель ДАЗО 2-16-44-8/10 VI на 740/590 об/мин, 315/220 кВт, который вполне отвечал требованиям энергосбережения с учетом возможной глубины регулирования паропроизводительности котлов.
В настоящее время комплектация дымососа идет односкоростными двигателями ДАЗО4-450УК-8У1 для пылеугольных котлов (n = 750 об/мин) и
ДАЗО4-450Х-10У1 для газомазутных котлов (n = 600 об/мин).
Вместе с тем, в рекомендуемой номенклатуре электроприводов дымососов достаточно примеров двухскоростных двигателей (табл. 12).
Таблица 12
Электродвигатели для привода тягодутьевых машин
Продолжение таблицы 12
Приложение
Рис. П. 1. Сводный график характеристик центробежных дымососов двустороннего всасывания схем 0,7-37 и 0,8-37
Рис. П.2. Сводный график характеристик центробежных вентиляторов одностороннего всасывания схемы 0,62-40
t = 100°C; n - частота вращения 740об/мин
Рис. П.3. Аэродинамическая характеристика центробежного дымососа
двухстороннего всасывания Д20´2
t = 200°С; n = 740 об/мин
Рис. П.4. Аэродинамическая характеристика центробежного дымососа одностороннего всасывания ДН24
t = 100°C; шкалы А для n = 590 об/мин; шкалы Б для n = 740 об/мин
Рис. П.5. Аэродинамическая характеристика центробежного дымососа двухстороннего всасывания ДН-22´2
t = 100°С; шкалы А для n = 590 об/мин; шкалы Б для n = 740 об/мин
Дата: 2018-12-28, просмотров: 426.
