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軟啟動(dòng)在選煤廠壓濾車(chē)間入料泵的應(yīng)用

　　1 改造背景

　　某選煤廠壓濾機(jī)入料泵存在功耗大、輸液管路、泵配件易損壞等現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)事故影響生產(chǎn)。在壓濾機(jī)開(kāi)始入料時(shí)，要求大流量、低壓力，后期要的是小流量、大壓力。該廠壓濾機(jī)入料泵由于采用的是工頻直聯(lián)啟動(dòng)，一開(kāi)始入料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)，對(duì)管路、水泵機(jī)械配件的沖擊破壞作用非常大。如要避免這種現(xiàn)象，找到一種壓濾機(jī)入料初期起動(dòng)時(shí)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，低沖擊力的啟動(dòng)方式，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和節(jié)能降耗的目的。

　　入料源的啟動(dòng)通常采用變頻器和軟啟動(dòng)兩種電氣控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。變頻技術(shù)目前在選煤廠水泵中運(yùn)用成功案例不少，但也暴露出許多缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在維護(hù)費(fèi)用高，即使是某個(gè)器件故障都將更換整個(gè)功率單元、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、還會(huì)對(duì)電力電網(wǎng)帶來(lái)諧波和無(wú)功問(wèn)題，許多電力電子裝置要消耗無(wú)功功率。該壓濾機(jī)入料泵采用軟啟動(dòng)方式，在軟起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加電壓由零慢慢提升到額定電壓，使電機(jī)啟動(dòng)的全過(guò)程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩，而是平滑的啟動(dòng)運(yùn)行。低轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩降低了對(duì)管路、水泵配件的損壞，較大限度地避免水錘效應(yīng)的危害。在此，分析輸液管路、泵和壓濾機(jī)故障多發(fā)的原因以及應(yīng)用軟啟動(dòng)取得的效果。

　　2 入料泵啟動(dòng)技術(shù)改造

　　2.1 破壞原因分析

　　選煤廠使用的是KZG400/2.0X2.0-U型快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)，過(guò)濾面積400m2 ，入料泵為100ZJG-1-B42，流量180～210m3/h，入料濃度450～550g/L。礦煤的密度ρs=1 380kg/m3，按550g/L含量計(jì)算，煤泥水的密度ρm=1 151.4kg/m3，管路采用熱軋無(wú)縫管D=0.20m，壁厚為12mm。

　　入料泵啟動(dòng)時(shí)，煤泥水在管路中產(chǎn)生的平均速度公式為：

　　V=4Q/πd2

　　V=4×(180～210)/(3.14×0.2×0.2×3 600)=1.592～1.857(m/s)

　　水泵快速啟動(dòng)產(chǎn)生的水擊現(xiàn)象對(duì)管路的沖擊破壞作用非常大，也就是管路密封墊、水泵軸承油封、管路為什么抖動(dòng)的原因。通常用水擊強(qiáng)度△p進(jìn)行測(cè)定。水擊在剛性管路中或無(wú)限流體中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力波，通常傳遞的速度為音速。若水泵突然啟動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水擊強(qiáng)度△p。

　　關(guān)于壓力波傳播速度Ew計(jì)算，是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。由于煤泥水是固液混合的多相流體，不像單一介質(zhì)的水。目前研究尚少，而且多是理論推演。因此，在這里只用清水中壓力波的波速算出作為煤泥水水錘傳播速度的近似替代值，定性地說(shuō)明水錘壓力的破壞性。清水水擊波速C由下式計(jì)算。

　　把水和鋼的彈性模量Ew=2×109和Ep=19.6×1010Pa及管徑D=0.2m、壁厚δ=0.012m和水的密度Ew=1 000kg/m3代入可得:

　　C=1 039.5m/s

　　鋼管速度V取3.0m/s，則水擊強(qiáng)度△p=ρmVC=1 151.4×3×1 039.5=3.59×106Pa。

　　如此高的壓力增量有可能使管路破裂或儀表?yè)p壞，管路的振動(dòng)可想而知。同時(shí)3.59MPa的沖擊壓力會(huì)產(chǎn)生很大的水錘效應(yīng)，從而損壞壓濾機(jī)的濾板和濾布。

　　2.2 啟動(dòng)方式技術(shù)改造

　　從以上分析可以看出，只要改變?nèi)肓媳玫霓D(zhuǎn)速，逐步加速，延時(shí)進(jìn)入全速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即可消除管路的振動(dòng)和水錘效應(yīng)的破壞。經(jīng)過(guò)調(diào)研，采用軟啟動(dòng)器作為壓濾機(jī)入料泵啟動(dòng)控制方式。設(shè)備選型為雷諾爾JJR8000-M1/142A/AC690V/M/130KW型軟啟動(dòng)，軟啟動(dòng)器設(shè)定10～20s達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。

　　通過(guò)計(jì)算可知，改造前3s即可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)壓力驟增現(xiàn)象，從而損壞管路、設(shè)備。改造以后10s內(nèi)還達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，這時(shí)煤泥水已經(jīng)沖滿管路和壓濾機(jī)的濾室。這樣一來(lái)，泵、管路、壓濾機(jī)形成一個(gè)連通器，就不會(huì)產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)和水錘效應(yīng)。然后再增壓使壓濾機(jī)進(jìn)入過(guò)濾階段，從而避免對(duì)管路、設(shè)備的水力沖擊破壞。

　　3 效果

　　煤廠自采用軟啟動(dòng)器控制壓濾機(jī)入料泵以來(lái)，運(yùn)行效果良好。壓濾機(jī)入料泵的事故率明顯降低，延長(zhǎng)了設(shè)備使用周期，入料泵、管路的平均使用壽命從3個(gè)月延長(zhǎng)到1年，濾板的損壞率得到有效控制，設(shè)備的維護(hù)量明顯減少，節(jié)約了材料費(fèi)用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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(責(zé)任編輯：壓濾機(jī)專(zhuān)用入料泵http://www.aihappygou.com)