生产工况（精选7篇）
生产工况 篇1
宁夏石化公司复合肥部拥有两套复合肥生产装置, 设计生产能力分别为300 kt/a、50 kt/a, 年生产能力达到400 kt。我公司复合肥的生产是以尿液与磷酸一铵、氯化钾 (硫酸钾) 、膨润土为主要原料, 经过混合配制, 由S5蒸汽转鼓造粒而成。
根据用户的不同要求, 复合肥部可以生产近十种类型 (养分) 的高浓度肥料。对于复合肥的生产, 每种肥料都有其不同的操作方法, 针对装置操作弹性大的特点, 车间制定了多种预案, 生产班组在平时生产中也积累了不少切实可行的经验。因此, 如何优化复合肥生产工况, 始终是每个班组研究和摸索的重点课题。优化生产工况具体就是确保系统返料流量稳定, 提高物料的成粒率, 在保证产品质量的前提下, 做到肥料成品采出均衡且最大化。
1工艺流程简介
原料 (磷酸一铵、氯化钾/硫酸钾、膨润土) 经搅拌机拌合均匀后, 由皮带输送至提升机, 到达料仓, 再由料仓下料口进入电子计量秤, 然后进入肥料生产系统形成返料。
返料由皮带输送至转鼓造粒机, 与造粒机内的尿液和S5造粒蒸汽进行混合造粒, 出造粒机的物料便形成由细粉、不合格颗粒、合格颗粒组成的成品返料。此料由干燥机进行充分干燥, 将物料中的水分烘干的同时也可以加强颗粒强度, 再经冷却机冷却, 其作用为降低物料温度, 使细粉和颗粒彻底分离以顺利通过筛网。
冷却物料由提升机提升到筛分机后, 先后经过大颗粒筛网、成品筛网、精品筛网。大颗粒筛网过滤掉的大颗粒由溜槽进入破碎机, 破碎物料和由成品筛筛掉的细粉形成返料直接入生产系统进行再造粒;经过精品筛网的成品肥料, 再经防结剂的包裹便形成可以出厂的合格产品。
流程示意如图1。
2各控制点分析
2.1固体原料的选用及混合、输送
固体原料为磷酸一铵、氯化钾、膨润土, 此类原料都属于粉末颗粒状。根据此特点, 为提高系统成粒率从而稳定工况, 应尽量使用颗粒目数大的小颗粒、粘性好、含水率较低的原料 (如三环MAP、盐桥KCl等) 。
原料充分混合也十分重要, 投料岗位必须合理利用两台搅拌机, 一台用来搅拌新原料, 另一台可以拌合原有的不匀返料。为保证产品质量合格, 搅拌新料前, 三种原料必须严格按制定的配方进行配料, 等配料齐全后启动搅拌机, 合理的搅拌时间为3～5 min。返料搅拌充分后与新料同时输送, 经过皮带和原料提升机的混合料就可进入料仓。
2.2料仓和计量秤的正常运行
料仓作为混合原料的接受器, 又是计量秤的给料器, 为确保料仓下料连续稳定 (以此保证计量秤的准确性) , 其料位通常保持在整料位的2/3处。按规定, 电子计量秤在每次使用前进行调试, 使用过程中必须定期调校检查。在运行过程中, 中控室人员必须认真监盘, 根据计量秤频率的变化情况来判断计量秤的运行情况, 发现问题要及时处理。
此外, 现场必须设置专人对料仓和计量秤进行监护, 随时可以对 (皮带跑偏、皮带卡涩、料仓下料不均匀等) 问题及时进行处理, 确保系统返料流动均匀, 为造粒工序创造良好的运行条件。
2.3造粒岗位人员的精心操作
对于复合肥的生产, 造粒岗位可以说是它的核心环节。因为每个班组产量的高低, 工作人员劳动强度的大小, 设备运行负荷的高低, 产品质量合格与否都与造粒岗位人员的精心操作息息相关。
在当班期间, 造粒岗位人员操作时必须牢记“宁干勿湿”的造粒原则, 如果造粒机内液相物料偏大, 最明显的现象是物料颜色呈深色, 出造粒机的物料无合格颗粒或出现起球现象。这样直接的后果是, 不但没有产量还会出现不合格产品, 而且造成系统返料增加, 恶化工况。间接后果是, 设备内壁粘结, 造成运行负荷加重。同样, 如果造粒机内物料偏干, 不仅会因粉尘过大造成环境污染, 还会因成粒率低造成产量无法保障, 系统返料增加, 工况恶化。
为确保造粒达到最佳效果, 造粒机内物料温度和含水率必须调节在最佳值。实际操作中, 岗位人员可以用测温枪测试物料温度, 是否为55～63 ℃, 还可通过探照灯查看造粒机内喷头处物料的干湿程度。综合两者的情况, 再准确调节造粒蒸汽的阀位, 就可以使造粒机出口物料成粒率达到最佳。造粒质量标准为, 造粒机出口颗粒物料中ϕ4.65 mm以上颗粒占12%, ϕ1～ϕ4.65 mm颗粒占70%, ϕ1 mm以下颗粒占18%。
为了能更准确地把握系统物料的成粒效果, 岗位人员可以利用造粒间隙时间去观看干燥机出口物料的成粒情况, 再对造粒蒸汽进行微调, 以此达到稳定工况、增加产量的目的。
2.4干燥机进出口温度和风量的控制
“低温大风量”是干燥机充分发挥干燥效果的操作原则。
该干燥机的设计风量为5 000～8 000 m3/h, 根据操作经验, 在6 500～7 500 m3/h较佳。以上数据可以通过调节干燥机进口风机风门的大小来达到。干燥机内风量过大, 容易将系统物料中粘结性好的细物料抽走, 影响成粒效果和增加成本。风量过小, 需要干燥的物料中水分不能彻底抽走, 达不到干燥效果, 干燥机出口物料不但合格颗粒少, 而且严重时物料会起球。为使干燥机发挥最佳效果, 除了有合理的风量外, 还需满足温度的要求。根据平时的生产经验, 干燥机进出口温差为45～55 ℃, 操作人员可以通过干燥机进口温度表和出口温度表掌握, 再通过燃烧炉进行调节。
2.5筛分岗位设备的维护
筛分岗位需维护的动设备包括冷却物料提升机及溜槽, 破碎机, 筛分机及溜槽。维护的设备虽然不多, 但如果当班人员责任心不强维护不到位, 既会影响成品质量, 也会影响系统返料量的稳定性。
进入筛分机的物料, 已经过冷却机的冷却处理, 这样的物料可实现大颗粒、合格颗粒、细粉的充分分离, 物料经过筛网时, 合格和不合格的颗粒将自动分离, 前者成为成品, 后者作为返料进入系统。当进入筛子的物料多且分离效果不理想时, 岗位人员就必须在监护设备的同时, 组织人员将淤积在筛网上的物料及时清除, 并将筛网刮干净。否则会使成品夹杂破碎颗粒或细粉, 系统返料流动不均匀, 影响造粒, 严重时会使工况恶化。车间使用的是卧式双轴链式破碎机, 其特点是生产能力大, 破碎效果好。
岗位人员当班期间要注意定期检查电机和链条的磨损情况, 每次交班前必须停机清理内壁的粘结物, 这样既可延长其使用寿命, 又可确保其良好的破碎效果。如果岗位人员巡检不及时造成破碎机停运, 大颗粒物料便不能及时破碎, 这样的物料进入造粒机后, 会引起造粒紊乱返料剧增, 系统同样会恶化。因此, 岗位人员当班期间一定要加强责任心, 加强设备巡检, 发现问题及时报告处理, 为系统循环物料的稳定流动, 为班组优化工况创造条件。
3结语
复合肥装置的生产操作具有很大的弹性空间, 优化操作是一个循序渐进的过程, 也是一个不断积累的过程。由于生产设备的差异和原料的不同, 即使生产同一品种的复合肥料, 都有不同的操作方法, 因此需要大家在实际生产中不断总结。
以上是笔者在几年的生产操作中积累的一点经验。本班组应用这些优化工况的技术, 使肥料产量, 人员劳动强度, 设备运行负荷及产品质量等参数都发生了可喜的变化。
生产工况 篇2
油田地理环境特殊,分布范围广,大部分在野外,相互之间距离远近不一,通信设施分布参差不齐。由于地域偏远,风沙侵蚀严重,冬季气温极低等客观条件,给油井设施的正常管理带来了巨大的困难。近年来还存在人为破坏、偷盗等现象,目前国内对油田生产工况的运行状态监测主要采用人工定期巡检方式,浪费了大量的人力、物力。油井设施的安全有效管理已成为了各级石油生产管理部门尤其是基层管理区重点关注的一大难题[1,2,3]。根据实际需求,本文设计了工作区油井实时监测系统,采用控制器为Altmel公司的ATmega8单片机,短消息收发模块为TC35i,单片机循环检测,检测到外部故障时,控制TC35i发送预先存储在SIM卡中的报警短消息实现实时在线油井工况监测。
2 系统结构与工作原理
本系统采用ATmega8L作为主控芯片,该芯片为精简指令集RISC内载Flash的高性能单片机,可在线编程,内部32个寄存器全部与ALU直接相连,每1MHz可实现1MIPS的处理能力,外围电路简单,具有较高的性价比[4]。TC35i是Siemens公司的无线通信GSM模块,可快速安全可靠的实现数、语音传输、短消息服务[5]。模块工作电压为3.3-4.8V,可以工作在900MHz和1800MHz两个频段,所在频段功耗分别为2W(900M))和1W(1800M)。模块有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息。其数据接口通过AT指令可双向传输指令和数据,通过AT指令可实现重启和故障恢复。系统工作原理是,油井工况工作正常的情况下,控制器,循环检测10可输入端口,若有故障发生,相应的ATmega8输入端为低电平,控制TC35i向工作人员及工作区监控室发送预先存储在SIM卡中的报警短信,可及时处理故障。
3 系统硬件电路设计
3.1 SIM卡与TC35i接口电路
SIM卡,即用户识别卡,是一个装有微处理器的芯片卡,内部有5个模块,微处理器CPU(8位)、程序存储器ROM(3-8kbit)、工作存储器RAM(6-16kbit)和串行通信单元。TC35i的基带处理器集成了一个与ISO7816-3ICCard标准兼容的SIM接口,与TC35i的第24-29引脚相连,其中CCIN引脚与SIM卡的CCVCC引脚相连以检测SIM卡支架中是否插有SIM卡,当插入SIM卡,该引脚置为高电平,系统方可进入正常工作状态。SIM卡工作电压为3V,从TC35i的第28脚引出,提供SIM卡的工作电压。SIM卡与TC35i接口电路如图1所示。
3.2 启动及电源电路
TC35i的启动电路由开漏极三极管完成。模块上电10ms后,为使其正常工作,15脚低电平有效,加时长至少为100ms的低电平信号,且该信号的下降沿时间小于1ms。启动后为高电平。启动电路如图1所示。TC35i的SYNC引脚有两种工作模式,可用AT指令进行切换。一种是指示发射状态时功率增长情况,一种是指示TC35i的工作状态,本系统使用的是后一种功能。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态,当LED为600ms亮/600ms熄时,表明SIM卡没有插好或TC35i正在进行网络登录,当LED为75ms亮/3s熄时,表明TC35i已经登录进网络,处于待机状态。
电源电路为ATmega8L、TC35i提供了所需的工作电压,ATmega8L的工作电压范围为2.7-5.5V,TC35i的工作电压范围为3.3-4.8V。选用开关型集成稳压芯片LM2576,输入电压为12V,通过LM2576降压,得到4.2V为系统供电。电源电路如图2所示。在LM2576的输入端选用大容量电解电容以防止输入端出现大的瞬态电压。
3.3 ATmega8L与TC35i接口电路
TC35i的数据接口采用串行异步通信,波特率在300bps-115kbps可选,默认值为9600bps,数据格式为8位数据位、1位停止位、无校验位。在与ATmega8L进行通信时只需要用到其中的TXD0和RXD0两个引脚,ATmega8L串口是TTL电平,而TC35i是采用CMOS电平,在波特率较低,传输数据较少的情况下可以不进行电平转换。
4 系统功能的实现
4.1 AT指令
AT指令是移动生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制的一整套Modem操作指令集,是Modem通信接口的工业标准,如对SMS的控制有两种实现途径:Text模式和PDU模式,Text模式不能收发中文短信,PDU模式不仅支持英文短信,也能收发中文短信。表1给出了GSMTC35i的一些常用的AT命令。
4.2 发送短消息
AT+CMGF=
AT+CMGF=0;设置TC35为PDU格式
AT+CMGS=031;发送短信指令
5 结论
论文利用了GSM网络覆盖面广,通信质量可靠的优势,设计了油井生产工况远程监测系统,该系统以控制器ATmega8L为核心,选用TC35i作为通信模块,设计TC35i与SIM卡接口电路,电源电路,应用AT指令完成了报警短消息的发送,该系统可扩展性强,可任意增加、减少监测点。经对该系统的测试实验验证了设计的可行性,报警故障信息发送可靠,及时。
摘要：针对油田采油工作区油井分布分散的特点,及传统的人工巡检、巡查监测方式,设计了基于GSM的油田生产工况远程监测系统,该系统以ATmega8L单片机为控制核心,采用Siemens公司生产的TC35i模块,包括终端的数据通信电路、SIM卡电路、电源及启动电路,串口单步调试命令,完成了短消息的发送,与PC机进行通信等功能,实现对整个工作区每口油井的实时监测。
关键词：GSM模块,TC35i,AT指令,短消息
参考文献
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浅谈锅炉燃烧工况 篇3
随着经济社会的发展, 锅炉设备已广泛用于现代工业的各个部门, 成为发展国民经济的重要热工设备之一, 但由于我国锅炉燃料还是以煤为主, 燃煤锅炉约占80%。而且排放的大量烟尘和有害气体, 严重污染了环境。因此, 提高锅炉热效率, 节约能源, 降低环境污染, 是我国能源供需之间不平衡得到缓解的一项十分重要的任务。力争做到锅炉安全和节能减排两者兼得, 改善燃烧工况是锅炉节能减排中的一个重要手段。
1 煤质的选择
不同煤种的煤的发热量是不相同的, 高低相差很大, 水分、灰分和硫分是燃料中的主要杂质, 对锅炉工作有着直接的影响。灰分含量高低对煤的燃烧时所需的空气量, 灰渣含炭量以及排渣热都有相应的损失, 含灰高的煤排渣量大, 烟尘排放量也相应高, 对锅炉受热面的清洁、锅炉效率、除尘效率、生产环境都有不同程度的影响。生产中尽量采用低灰分煤以减少排渣热损失, 同时也降低了烟尘排放和灰渣污染。
煤的全水分含量主要由煤矿的采煤生产方式而确定, 湿法采煤原煤的全水分就高, 干式采煤全水分就低, 所以在选煤时全水分的高低对用煤单位的成本也有很大影响, 也就是干煤与湿煤在价格相同条件下选干煤效益会更高。
煤的热值高低直接影响效益, 烟尘经除尘器基本都能够达标排放, 而二氧化硫的排放是我国长期综合治理的重点, 燃煤锅炉脱硫问题是一项高投入公益性事业。采用低硫份原煤, 在不加固硫剂的情况下, 烟气中二氧化硫浓度也能达标排放, 应该强调的是在选煤质量上一定要使含硫量小于0.8%;固硫剂也要足额添加。
为了降低脱硫所增加的成本就必须在选煤时对含硫量上加强控制, 越低越易达标排放。在二氧化硫排放测试过程中, 由于锅炉负荷、漏风和风机风量的变化, 二氧化硫测试数据往往会高于理论平均值。
2 合理配风, 保证燃料燃烧时氧气的供应
2.1 合理调节送风量
使燃料在燃烧区充分的燃烧, 对提高锅炉的热效率, 达到节能减排的目的是很重要的。
我国是以煤为主要能源的国家, 锅炉配置的燃烧设备主要是层燃炉, 对于供热锅炉重点在层燃炉, 并以手烧炉和链条炉排作为代表型式。
2.1.1 手烧炉
按照手烧炉燃烧工况的周期性的特点, 使燃烧层厚度的变化尽可能减小;采用间断送二次风的措施, 即只在加煤周期的前期向炉内引入二次风;加强炉内气流的扰动, 可有效降低气体和固体不完全燃烧热损失;改进炉排结构, 尽可能采用摇动炉排。
2.1.2 链条炉
链条炉燃烧过程沿炉排长度自前至后, 连续顺序地完成, 形成区段性燃烧过程, 各区段所需空气量各不相同。所以采用“两端少、中间多”的分段配风方式, 即把炉排下的统仓风室沿长度方向分成几段, 互相隔开做成多个独立的小风室。每个小风室各自装设有调节风门, 可以按燃烧的实际需要调节和分配给不同的风量, 显然, 分段愈多, 供给的空气愈符合煤的燃烧需要, 只是配风结构会因此而过于复杂。所以通常是将炉排下的风室分隔成4~6个小风室。要切实做到按煤燃烧的需要配风并非易事, 除小风室之间的隔离密封结构必须良好有效外, 对炉排宽度方向上的配风均匀性要特别给以重视。小风室横向配风的均匀性与进风口结构、风室内空气的轴向气流动和风室密封性等多种因素有关, 其中以进风口尺寸的影响最为显著, 随进风口与风室的截面比的增大而更趋均匀。此外对于单侧进风的链条炉, 设置导风板或采用风室节流挡板装置, 对改善炉排横向配风的均匀性也是有效的。对于炉排宽度较大的链条炉, 则应采取双侧相对进风的方式。在前后炉墙下部砌筑凸向炉膛的炉拱和吹送高速的二次风, 能促进燃料完全燃烧。要在炉膛内停留的时间使燃料充分的燃烧, 又要使炉膛内的温度梯度降低, 提高了炉膛内受热面的利用率, 采用二次风系统是改善燃烧条件的重要手段。利用二次风系统效果十分显著。据测算, 合理利用二次风系统的锅炉热效率可提高5%左右。
炉拱在链条炉中有着相当重要的作用, 它不但可以改变自燃料层上升的气流方向, 使可燃气体与空气得以良好混合, 为可燃气体燃尽创造条件;同时, 炉拱还有加速新入炉煤着火燃烧的作用。
2.2 二次风的运用
二次风的介质常常为空气、蒸汽或烟气, 二次风在燃烧层上方借喷嘴送入炉膛的高速气流, 以进一步强化炉内气流的扰动和混合, 从而防止结焦、降低气体不完全燃烧损失和炉膛过量空气系数。此外, 布置手拱的二次风能将高温烟气引向炉前, 以增补手拱作用, 帮助新燃料着火。同时, 由二次风造成的烟气旋涡, 一方面延长了悬浮于烟气中的细屑燃料在炉膛中的行程和逗留时间, 促成更好燃尽, 另一方面, 借旋涡的分离作用, 把许多未燃尽的碎炭粒甩回炉排复燃, 减少了飞灰。显而易见, 这将有效地提高锅炉效率, 也利于消烟除尘。此外, 二次风布置得当, 还可提高炉膛内的火焰充满度, 减少炉膛死角涡流区, 防止炉内局部积灰结渣, 保证锅炉的正常运行。
为了达到预想的效果, 二次风必须具有一定的风量和风速, 但由于层燃炉的主要燃烧过程是在炉排上进行, 加上冷却炉排的需要, 一次风量不宜过小;这样, 为保持合理的炉膛过量空气系数, 二次风量则受到限制, 一般控制在总风量的5~15%之间, 挥发物较多的燃料取用较高值。二次初速一般在50~80m/s, 相应风压为2000~4000Pa。
二次风的布置形式视锅炉类型和燃料品种而异。小容量锅炉, 其炉膛深度也小, 常取前墙或后墙单面布置, 二次风喷嘴的位置应尽可能低些。在链条炉中燃料的挥发物大部分在前端逸出, 单面布置时以装在前墙为好, 喷嘴轴线通常向下倾斜10~25°;对燃用无烟煤的链条炉, 为了帮助着火, 二次风宜装置在后拱鼻尖处。当采用前、后墙布置时, 应尽可能利用前后喷嘴布置的高度差和不同喷射方向, 避免互相干扰, 使之造成一股强有力的切圆旋转气流, 以提高二次风的功能。炉膛中的前后拱组成喉口时, 二次风应布设在喉口处。喷嘴只数及间距应使二次风的扰动区尽可能地充满整个炉膛的横截面。对链条炉排, 二次风风量为总风量的5~10%。
上述设置分区送风、炉拱和二次风等改善燃烧工况的措施, 不单适用于链条炉, 在其他类似燃烧过程的炉型中, 也可因炉制宜, 按燃料及燃烧上的要求, 恰当地采用上述全部措施或个别措施, 以提高燃烧的经济性。
3 采用计算机控制, 实现燃烧过程控制自动化
为适应锅炉负荷变化, 锅炉供热过程要不断变化, 因而锅炉炉膛内燃烧过程也要变化。为减少因操作不当而对燃烧的影响, 对锅炉燃烧过程采用计算机控制。当负荷变化后, 应自动改变煤的供给量和煤层的厚度, 同时调节风量, 以保证蒸汽压力稳定, 微机控制燃烧自动化过程一般是以蒸汽压力为调节参数, 根据蒸汽压力变化调节送风和引风量, 从而能进一步提高锅炉的热效率。
利用计算机控制不但能提高锅炉的热效率, 而且对锅炉安全运行及改善司炉工劳动条件及劳动强度也带来了好处。
摘要：本文主要通过对锅炉燃烧工况的分析, 将有利于锅炉在运行中利用燃料的燃烧所发出的热量, 给锅炉的受热面更好的加热, 提高锅炉的热效率, 达到节能减排的目的。本文就是针对燃煤锅炉运行中的各个环节进行了工况分析, 有利于锅炉的正常运行。
关键词：锅炉,煤,燃烧,风机,调节
参考文献
[1]吴味隆, 等编著.锅炉及锅炉房设备 (第四版) .北京:中国建筑工业出版社, 2006.
[2]张良瑜, 谭雪梅, 王亚荣, 合编.泵与风机.北京:中国电力出版社, 2007.
钢水包起吊工况强度分析 篇4
为保证钢水包的制造精度,避免设计的钢水包结构过大过重,降低企业生产成本,笔者以SolidWorks为三维设计平台,以ANSYS为分析平台,分析钢水包在起吊工况下的结构应力和热应力,为钢水包的结构设计提供参考。
1 钢水包的结构设计
1.1 钢水包的组成
钢水包由钢水包本体和钢水包内衬组成。钢水包本体由外壳、加强箍、耳轴、溢渣口、注钢口、透气口、倾翻装置、支座、氩气配管组成。钢水包内衬由保温层、永久层和工作层组成。保温层紧贴外壳钢板,主要作用是减少热损失;保温层里面是永久层;工作层直接与钢液、炉渣接触。
1.2 钢水包结构
1.2.1 钢水包结构尺寸参数
钢水包结构的设计主要包括本体的设计和钢水包内衬的设计。钢水包的结构示意图,见图1。表1为笔者设计的钢水包结构尺寸参数。
1.2.2 钢水包耳轴参数的确定
钢包除了本体部分外还包括:耳轴、耳轴座、支座、倾翻吊环、加强箍、透气口、注钢口。其中,耳轴尺寸的确定关系到钢包在吊运、浇注过程中能否保持稳定。在吊运时,钢包所有的重量全部由耳轴与耳轴座来承受。而且由于耳轴是悬空的,因此耳轴相对于钢包的重心就会产生很大的力矩,必须在耳轴座的下部和两边都要设置支撑钢板。一般将耳轴座设计成方形的,在这里将耳轴座的宽度和高度设为h=440 mm。耳轴的结构示意图见图2,耳轴的结构尺寸见表2[2,3,4]。
(mm)
2 钢水包三维模型的建立
采用SolidWorks建立钢水包整体模型,其目的是对钢水包进行结构应力分析。在建模过程对钢水包进行简化处理,忽略倾翻吊环以及焊缝处的影响,将焊缝处按同材质处理,并把耳轴与耳轴座看成是一体的[5]。创建的钢水包模型,见图3;钢水包1/4模型,见图4。
3 钢水包起吊工况结构应力和热应力分析
钢水包在满载工况时,承受较大的结构应力和热应力,其工作过程框图,见图5。由图5可知,在满包传搁阶段、精炼阶段和浇注前,钢水包都处于满载状态。满载工况又分为平放地面工况、起吊工况和倾翻工况。如图5所示,出钢完毕等待过程、精炼前等待过程、精炼处理过程、精炼后等待过程、回转台吹氩前等待过程、回转台吹氩过程和回转台吹氩后等待浇钢过程属于平放进面工况;出钢完毕吊车运输过程和精炼后吊运过程属于起吊工况;浇注完毕后翻包倒渣属于倾翻工况。倾翻工况时对钢水包本身的强度影响并不大,因此,在进行结构应力和热应力分析时,只考虑平放地面工况和起吊工况。笔者采用ANSYS软件,主要针对钢水包在起吊工况下的结构应力与热应力进行分析。由于倾翻工况对钢包本身的强度影响并不大,因此,在进行结构应力和热应力分析时,只考虑平放地面工况和起吊工况[6,7]。
3.1 起吊工况结构应力分析
起吊工况钢水包结构应力整体图,见第87页图6;起吊工况钢水包结构应力局部图,见第87页图7;起吊工况钢水包变形整体图,见第87页图8;起吊工况钢水包变形局部图,见第87页图9。
从第87页图6和图7中可以看到,钢水包在起吊工况时,其最小应力值为0.019 MPa,最大应力值为128 MPa。最大应力应该发生在支座与底面的交界处,或耳轴与钢水包本体的交界处,由第87页图6可知最大应力值在支座和底面交界处取得;耳轴处的值也是相对比较大。最大变形量的值为4 mm,最大变形发生的位置是钢水包的底部中心处。
3.2 起吊工况热应力分析
对钢水包进行热应力分析时,在SolidWorks中建立钢水包包壳结构的1/4模型,见图10;再将模型导入ANSYS中,并将模型缩小到原来的1/1 000,见图11。由于在SolidWorks中建立的模型只是钢包的包壳部分,因此,要在ANSYS中建立耐火材料部分的模型。耐火材料由工作层、永久层和保温层组成,由于保温层厚度仅为10 mm,因此,在建模时将保温层当作与永久层材料相同来处理。
通过创建单元类型、定义材料特性、划分单元、施加对流边界等一系列的操作,求得了钢水包的最小温度值为83.89℃,然后,对钢水包在温度场中进行应力分析,得到最大应力值是145 MPa,最大变形量是29 mm,最大应力发生在钢包的支座处,小于需用应力,故满足实际要求。由分析可知,热应力随约束程度的增大而增大。由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊松比随温度变化而变化,热应力不仅与温度变化量有关,而且受初始温度的影响。热应力与零外载相平衡,是由热变形受约束引起的自平衡应力,在温度高处发生压缩,温度低处发生拉伸形变[8]。
4 结论
通过对钢水包的设计、建立三维模型、ANSYS有限元强度分析,对钢水包起吊工况的热应力和结构应力做了分析,分析证明所设计结构合理。
摘要：介绍了钢水包的结构尺寸设计,采用三维软件SolidWorks,建立了钢水包的三维模型;并采用ANSYS分析平台,分析了在满载条件和起吊工况下,钢水包的结构应力和热应力,提出了钢水包结构设计的参考建议。
关键词：钢水包,起吊工况,有限元分析
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输油泵变频工况研究分析 篇5
变频器的作用是改变交流电动机供电的频率和幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。
1.1 输油泵变频调速的基本原理
输油泵变频调速的理论根据是交流电动机工作原理中的转速关系[1]:
式中：
n——电动机转速，r/min;
f——输油泵电动机的电源频率,Hz;
p——电动机的磁极对数;
s——转差率。
由此可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率f，就可以平滑地改变电动机的同步转速。电动机转速降低，轴功率就相应降低，电动机输入功率也随之降低，从而实现输油泵的变频调速。
1.2 输油泵变频调速运行的节能原理
离心泵的特性曲线表明，其工况调节主要是调节流量，而调节流量最主要的方法有2种：通过泵出口阀的开度进行调节;通过改变离心泵的转速进行调节。前者虽然调节方便,但闸阀作为一个阻力元件，会产生很大的节流损失。通过变频改变电动机的转速来实现输油泵的工况调节，是满足工艺运行条件，保证泵能高效、节能、平稳运行的技术途径。
在管路特性曲线不变的情况下，改变离心泵转速后，其性能参数的改变由下式[1]确定：
式中：
Q、H、N——离心泵转速为n时的流量、扬程和功率;
Q1、H1、N1——离心泵转速改变为n1时的流量、扬程和功率。
离心泵的特性曲线是用来表示离心泵的主要参数之间关系的曲线，一般用流量作横坐标，其他参数作纵坐标来表示(图1)。当离心泵转速为n1时，扬程流量曲线为H-Q(n1)，效率曲线为ηn1,A1点为额定工况点，Q1为额定流量，H1为额定扬程，此时泵在高效区运行，效率为η1。运行中要减少流量到Q2，有2种实现方式：一种是节流调节，A3点为新的工况点，Q2为对应流量，H3为对应扬程，效率为η3，此时泵运行偏离了高效区;另一种是调速调节，泵转速由n1变为n2，泵的H-Q(n1)曲线变为H-Q(n2)曲线，效率曲线为ηn2,A2点为调速后新的工况点，Q2为对应流量，H2为对应扬程，效率为η2。根据叶片式水里机械的相似理论有η2=η1，因此泵仍然在高效区运行。
2 输油泵变频工况测试分析
选鲁克沁采油厂输油泵为测试对象。它的型号为HDK70-100×8多级离心泵，额定流量为70 m3/h，额定扬程为800 m，额定轴功率为289 kW，生产厂家是杭州大路实业有限公司，出厂日期2010年6月。电动机型号为YB2-400S-2，额定功率355kW，额定电流609 A，额定电压380 V，额定转速2 988 r/min，生产厂家是佳木斯电机厂，出厂日期2010年2月。所选的变频器是爱默生EV2000。
测试过程：使用3169钳位功率计在变电柜上进行夹电测试，选用三相四线制。用9661型钳位传感器夹住导线，夹子上箭头指示的方向为电流流向;电压线夹在源位端的金属部位，如螺母或母线上(图2)。
由此测出负载的一次端、二次端、三次端的电压、电流、有功功率、无功功率、视载及功率因数。由于受现场工况条件的限制，现将所测的6个点转速的平均值加以归纳(表1)，并在各转速下测得泵的进出口压力及泵流量(表2)。
根据以上数据计算扬程、泵轴功率和泵的运行效率。
2.1 计算扬程
根据公式[3]:
式中：
H——扬程，m;
P1——泵出口压力，MPa;
P2——泵进口压力，MPa;
ρ——原油密度，0.89 t/m3;
g——重力加速度，9.81 m/s2。
得出各转速下扬程为：
H1=(|P2-P1|)/ρg=(|540-6 500|)/(0.89×9.81)=5 960/8.730 9=682.6(m)，同理：
2.2 计算泵轴功率
根据P=3UI cosϕ[1]得出电动机输入功率，U为电压;I为电流;cosϕ为功率因数。
根据ΔPN=PN[4]得出电动机额定负载时的有功损耗，ηN为电动机额定效率;PN为电动机额定功率。
根据
β=[4]得负载系数
根据得
根据Pa=P×η[4]得泵的轴功率
以此类推，得
2.3 计算泵的运行效率
根据Pu=ρQgH×10-3[5]得出泵的输出功率
根据η=×100%[3]得泵的运行效率
以此类推，得
2.4 转速与流量、转速与泵运行效率之间的关系
由于现场工况的限制，只做了上述6个点，运用MATLAB软件对其进行图形拟合，可知流量随转速的增加而增加，但当转速为2 732 r/min时，流量达到最大值为70 m3/h，即为实际工作状态的最好工况，但当超过最好工况点时，因为供液量不足流量会有所下降，而正当这一点时泵的运行效率达到最大值，过了这一工况点泵的运行效率下降。
3 结论
根据以上测试和计算的结果可知：流量随转速的增加而增加，当转速增加到一定程度时流量达到最大值，即当转速为2 732 r/min时，流量将达到额定值70 m3/h，而过了这个转速点由于供液量的不足会使流量下降，而泵的运行效率在流量最大点时为效率最高点，过了这个转速点效率则下降。在实际的生产运行状态中因为产量会随时波动，它不会固定到某个转速点上持续为流量最大点和效率最高点，在供液许可的情况下，建议在2 732～2 797 r/min转速区间运行，运用变频调速的原理使泵在高效区运行，从而达到节能降耗的目的。
参考文献
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[4]胡富强.泵效测试仪测试方法分析[J].黑龙江自动化技术与应用,1992(2):43.
电站循环水工况优化试验 篇6
添加水质稳定剂是防止循环冷却水系统腐蚀结垢最为直接有效的手段, 但不同的原水水质、循环水运行工况决定需要采用不同的水质稳定剂进行处理。
因此, 评价循环水水质稳定剂的适用性对机组稳定经济运行尤为重要。
包头第二热电厂1、2号机组为200MW湿冷机组, 循环冷却水补充水采用黄河水, 凝汽器管为HSn70-1B铜管, 为了确保电厂可持续发展, 达到节约用水的目的, 并为机组安全经济运行提供可靠的理论依据, 对电厂循环冷却水的原水进行了分析, 通过静态阻垢试验、动态模拟试验及加酸处理实验, 对污垢热阻和缓蚀性能进行分析, 以评价循环水的结垢腐蚀情况, 确定机组运行的浓缩倍率、运行参数及运行加酸方案。
1 试验
1.1 试验用水
包头第二热电厂200MW湿冷机组循环冷却水补充水采用黄河水, 试验用水取自黄河水, 水质主要指标见表1。
水质的含盐量、氯根、硬度较高, 且水质指标随季节变化较大, 这就对电厂选用适宜的水质稳定剂以有效提高循环水浓缩倍率工作提出了考验。
1.2 试验原理及仪器
循环冷却水系统在运行过程中, 由于盐类浓缩, 平衡CO2散失及水温升高等原因, 使水中Ca CO3、Mg CO3等难溶盐类的含量超过饱和值, 从而引起结垢。
一般采用安全浓缩倍率判断系统是否结垢, 公式:
当△A≤0.2、△H≤0.2、△Φ≤0.2时, 系统处于不会结垢的亚稳定状态, 作为安全浓缩倍率的判据值。
试验所使用仪器及药品:
动态模拟试验台、酸度计、电子分析天平、恒温水浴锅、分光光度计、硫酸、硝酸银、EDTA、盐酸、电厂提供的水质稳定剂等, 实验管材材质为HSn70-1B。
2 结果与分析
2.1 静态试验
循环水静态实验是在一定体积烧杯取一定容量实验用水, 用加热、蒸发浓缩或化学滴定等方法破坏平衡, 通过加入水质稳定剂前后某些水质参数的变化来判断水中成垢物质的离析情况, 用以评价药剂的阻垢性能。
将相同体积的原水分别加入到6个1000ml烧杯当中, 分别加入质量浓度为0、8、10、12、16、20mg/L的试验药剂, 放置在45℃的水浴锅恒温加热、蒸发浓缩, 根据硬度、碱度、氯离子、钙离子的变化值计算出△A和△H及阻垢率, 用来评定试样的阻垢效率, 筛选出最佳加药量。
静态阻垢试验结果分析如图1, 可见对于电厂的循环冷却水:
水质稳定剂加入量为0时, 则△H和△A的值远大于0.2, 阻垢效率为0, 说明此时循环冷却水系统有严重的结垢倾向;
当加药量为0~8mg/l时, 阻垢效率随着药剂量的增加而增大, 并且增加速度较快;
当药剂量为10、12、16、20mg/l时, △H和△A的值均小于0.2, 均满足防止结垢的要求;
当药剂量为10 mg/l时, △H和△A的值最小, 此时阻垢效率最好, 经济性最高。
因此确定进行动态模拟试验时, 加药浓度选取10mg/l。
2.2 动态模拟试验
循环水动态模拟试验装置是在实验室条件下, 模拟运行机组循环冷却水系统的流态、循环水流速、凝汽器与冷却塔进出口温度差和排汽温度等参数, 以原水水质作为补充水, 考察评价整个循环水处理工艺控制的合理性, 根据试验结果确定循环水运行工况的控制参数和水质稳定剂的加入量。
试验过程中通过连续补水以保持系统水容积不变, 并根据补水量加入规定剂量药剂, 当浓缩倍率达到一定值时, 开始排污并控制排污量, 以控制系统浓缩倍率在要求范围内, 通过测定水中碱度、硬度、钙离子、氯离子、电导率的变化情况, 计算△A、△H和△Φ, 当其中任一值超过0.2时, 即判定水工况到达安全浓缩倍率值。
控制参数:
循环水进口温度:32℃;
进出热交换器温差:8~10℃;
循环流量:600l/h;
换热管长度570mm、直径25×1mm, 材质HSn70-1B;
药剂质量浓度10mg/l;
不加酸工况运行时间45h, 加酸工况运行时间85h。
循环水动态模拟试验结果见图2和图3所示。
从试验可以得出, 该水质在不加酸工况下运行, 当浓缩倍率达到2.36倍时, 水中的硬度和碱度均较高, △H值等于0.20, △A和△Φ值均接近0.20, 结垢趋势明显;为了提高循环水浓缩倍率, 降低循环水碱度不超过极限碳酸盐硬度, 采用加酸处理, 以防止换热器管材结垢。在加酸工况下运行, 加入的酸与水中碱度反应, 致使碱度浓缩平衡消失, 故△A判断指标失效, 当浓缩倍率达到3.40倍时, △H值等于0.20, 到达安全浓缩倍率值。
2.3 污垢热阻试验分析
凝汽器换热效率的好坏主要取决于换热管表面的洁净程度, 而进出口温差和污垢热阻是判断换热管换热效率的重要指标, 直接反映了换热管表面的洁净度及水质稳定剂的阻垢效果。
污垢热阻随时间的增加而增大, 本试验需要确定的是安全浓缩倍率下的污垢热阻值, 即当ΔA、ΔH、△Φ都约等于0.2时试验管材的污垢热阻。
试验结果:
1) 当不加酸、浓缩倍率达到2.36倍时, 污垢热阻值为0.39×10-4m2·℃/W;
2) 当加酸、浓缩倍率达到3.40倍时, 污垢热阻值为1.24×10-4m2·℃/W。
两种工况均符合《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007) 中关于换热设备的循环冷却水侧管壁的污垢热阻的规定值:<3.44×10-4m2·℃/W。
2.4 缓蚀性能试验分析
在进行动态模拟试验时, 除试验用试管外 (热交换用) 外, 分别悬挂HSn70-1B及20号碳钢挂片进行腐蚀性能测试, 以评价药剂的缓蚀性能。
动态模拟实验腐蚀挂片测试结果见表2。
两种挂片在试验浓缩倍率为3.55, 氯根为383mg/L时的腐蚀速率均满足《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007) 中的技术要求, 即:
碳钢管壁的腐蚀速率:≤0.075mm/a;
铜、铜合金和不锈钢管壁的腐蚀速率:≤0.005mm/a。
3 结论
1) 试验结果表明, 包头第二热电厂循环冷却水补充水采用黄河水, 其运行浓缩倍率应控制在2.36以下。可通过加酸降碱度法提高循环水浓缩倍率, 已达到节约用水的目的, 加酸后的浓缩倍率应控制在3.40以下。
2) 按照《火力发电厂凝汽器管选材导则》 (DL/T712-2000) 规定, HSn70-1B凝汽器管耐氯临界值为400mg/L, 在试验中, 浓缩倍率为3.40时, 氯根为368mg/L, 小于凝汽器管HSn70-1B耐氯临界值400mg/L, 因此包头第二热电厂1、2号机组循环水在该浓缩倍率下运行时, 凝汽器铜管不会发生腐蚀。
3) 因为该水质属易结垢腐蚀型水, 应加强循环水的监督工作, 使其在安全浓缩倍率下运行, 同时健全循环水胶球系统和循环水加药系统台账, 保证循环水加药系统和胶球系统的正常投运。
4) 凝汽器管HSn70-1B耐氯性较差, 易发生点蚀现象, 建议所用阻垢剂应提高缓蚀性能即提高所用阻垢剂中唑类含量。
5) 实际运行过程中, 循环水系统应定期投加杀菌剂, 防止循环水系统微生物的滋生及换热管附着黏泥, 避免出现垢下腐蚀和换热设备传热效率降低。
摘要：通过循环冷却水静态、动态模拟试验, 以及阻垢缓蚀剂对系统设计材质腐蚀影响试验, 确定循环水运行工况的最佳控制指标。试验研究得出的运行参数对电厂节约用水, 循环水系统的防腐、防垢具有现实指导意义, 同时也为企业节能降耗工作的开展打下坚实的基础。
关键词：循环水,浓缩倍率,动态模拟实验
参考文献
[1]孙利强等.中水回用循环水工艺控制优化研究[J].内蒙古电力技术, 2011.
改善注水井工况的对策探讨 篇7
1 油田注水技术概述
随着油田开采时间的推移, 油层自身的能量消耗越来越多, 致使油层压力随之下降, 而原油脱气严重, 粘度增大, 如此一来, 则会明显降低油井产量, 甚至引发停喷停产, 故为改善现状, 往往选择在注水井的作用下将水注入油层, 以确保油层能够维持一定的压力, 进而提高原油的采收率, 实现油田稳产高产[1]。然而在采用该技术工艺时, 可能会因不合理的注水方案、有缺陷的注水管柱、不恰当的分层调配、不达标的注水井况等导致注水不满或欠注, 进而因注水效率偏低而影响油田开发, 故采取行之有效的对策, 改善注水井工况势在必行。
2 改善注水井工况的对策探讨
2.1 处理地层渗透率低的对策
经验表明, 若注水油层具有较差的物性和渗透率, 容易出现欠注层而降低注水效果, 但其可借助酸化降压结合单井增压工艺予以解决。
如选用洗井这一常规手段, 可将合适的稀盐酸加入其中, 通过使其与碳酸岩发生反应产生水、可溶性盐以及二氧化碳后, 增加或增大基岩裂隙, 进而减缓注水井不断下降的吸水能力, 并起到清除渗滤面、维护井筒的效用, 但其在近井地带改造油层中较为常见;应用广泛的酸化增注工艺往往使用土酸解决注水井欠注问题, 且多用于泥质含量高、碳酸盐成分低的砂岩油层, 其中氢氟酸主要用于溶解泥质、二氧化硅等硅酸盐, 盐酸通常用于溶蚀在白云岩、石灰岩等碳酸盐中酸, 此外若在砂岩油层中应用氟硼酸, 不仅可以达到深度酸化, 而且可以稳定粘土, 但在选用酸化这一处理工艺时, 必须结合注水井温度情况加入恰当的缓蚀剂, 以免腐蚀井下管柱或地面设备[2];而压裂工艺也是常用的增注措施, 即在地面设备高压泵组的作用下将远高于地层允许吸收量的高粘液体注入井中, 促使井壁周围地层产生裂缝, 经填充支撑剂后形成填砂裂缝, 进而降低地层渗流阻力, 增大注水量, 故针对渗透率低、污染较严重、吸水能力较差、注水压力较高的注水井工况, 可采取普通压裂操作, 但必须立足实际, 在科学计算后确定合理的压裂参数。
2.2 处理油层难以调配的对策
若注水井欠注问题是由较大的油层层间差异和调配难度造成的, 建议采用调剖堵水、重新分层等措施予以改善, 具体分析如下:
调剖堵水工艺一般是通过建立具有封堵效果的高渗透层提高注水压力, 促使水流至含有饱和度高的低渗透层和中渗透层, 以此增大波及系数, 强化采收效果;而堵剂则会流至其中的高渗透层, 由于其流动速度在水速之下, 且相比之下, 其对油的流动速度比值更为合理, 因此即使堵剂达到的高渗透层中含有油质, 也会在堵剂的作用下脱离封堵区, 故进行调剖时不必担心其会将油质堵在地层中而影响有效开采;同时分层注水方式在非均质、多油层开采中有着较为显著的注水效果, 但其需要根据油层性质、压力相近、层层相邻、含油饱和度等情况, 合理划分注水层段, 以便有效控制高渗透层注水而强化中低渗透层的注水效果, 一般情况下, 应将隔层厚度控制在2m左右, 若为细分注水, 则要使其高于1.2m, 而且需要加强对封隔器、配水器、注水管柱等装置的管理和维护, 并尽量采用智能配水设备自动而精确的调节注水压力和用量, 如果发现异常, 应进行关井, 以免因设备失效影响分层注水质量[3];此外运用多裂缝压裂工艺可在油层较厚、油层层间或层内岩性差异较大的注水井工况中形成合理的多层增注, 即在填砂裂缝的作用下改变流体的渗流状态, 减小其渗流阻力, 以此达到降低能量损失, 提高注水效率的良好效果。
2.3 处理后期堵塞问题的对策
在油田注水后期阶段, 容易因不同类型的堵塞问题引发欠注层, 此时可根据实际情况选择化学解堵或无理解堵措施予以改善。
由于在注水过程中, 注水井易因有机物、机械杂质、结垢、细菌等堵塞物的存在影响回注污水质量进而损坏地层, 故可以选用高压水旋转射流这一物理解堵技术, 由于其利用的是井下自振空化发生器 (转速可控) , 故可生成高频振荡冲击波、低频水力波以及空化超声波, 然后直接深穿透近井地层, 以便清除堵塞, 畅通油流孔道, 进而提高处理效用, 改善注水效果, 而且其不仅无污染、成本低、效率高, 还有着较广的应用范围, 如适用于层段小、地层薄、层间干扰严重的注水井, 地面堵塞污染且有着水敏、酸敏特点的注水井, 地层能量较低且酸化后难以顺利排酸的注水井等;其实缓硝酸、常规酸等酸化方法也不失为一种有效的解堵手段, 如常见的盐酸、氢氟酸等土酸以及氟硼酸等, 值得注意的是需要根据岩层成分、性质、厚度等选择合适的酸化物质[4];若采用适合任意层情况的酸化压裂管 (主要由平衡阀、Y341类封隔器、座封球座、定压喷砂器、水力锚等构成) , 可通过排酸或冲砂操作有效清洗注水井, 进而达到解堵的目的, 而不会影响无需处理的层位, 故效果较为理想, 值得推广应用。
3 结束语
总之, 注水效果的高低直接关乎油田能否实现稳产, 这就要求我们认真分析注水地层、地面、井筒等相关情况, 以便明确问题成因, 然后有针对性的提出合理可行的处理办法, 进而改善注水井工况, 提高注水效果, 进而为油田稳产增产奠定坚实基础, 并推动其健康发展。
摘要：对于油田稳产而言, 注水效果尤为重要。可在具体实践中, 依然有部分注水井存在不符合配注要求或注水过多等问题, 致使注水效果不尽人意, 进而影响油田顺利开发。对此, 本文对油田注水技术作了概述, 并就如何改善注水井工况进行了探讨, 希望对提高注水效果有所帮助。
关键词：改善,注水井工况,欠注
参考文献
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