封閉式液壓站通風設計

韓建國

（寧波鋼鐵有限公司 浙江寧波315800）

1 前言

液壓站是熱軋產線輔助動力源之一，一般就近布置在執行元件（液壓缸、液壓馬達等）附近；廠房設計時，設計人員兼顧生產車間設備運行、吊裝、備件放置等多種需求，常將液壓站布置在產線正下方，既不影響產線的正常運行，又可以滿足液壓站近距離布置的需求，確保液壓執行元件的響應時間。

寧鋼熱軋廠加熱爐液壓站布置在出爐輥道正下方（標高－7.800m），為封閉式地下廠房。站內空氣悶熱，夏季液壓站室內達55℃。當室溫過高時，設備維護人員只能采取臨時措施，即打開液壓站冷卻器的備用冷卻水管（2用1備），導致冷卻器冷卻水管全部投入狀態，不利于設備穩定運行，且效果不明顯。為確保液壓站設備穩定運行，降低站內溫度，提高空氣質量，改善職工工作環境，增設液壓站廠房通風系統。

2 通風設計

車間的通風除塵系統愈來愈引起重視。車間粉塵、設備散熱等給工作環境和空氣質量帶來新的問題。綜合考慮新增設備的占地面積、投資、應用效果等，確定采用引入自然風、加強排風（排出站內余熱及異味廢氣）的方式，達到加熱爐液壓站降溫、通風的效果。

2.1 設計參數

1）液壓站廠房

液壓站廠房頂部局部布置有電纜夾層，故高度略有不同，具體尺寸如下：

液壓站長度：60m

液壓站寬度：9m

液壓站高度：7.2m（凈空處，長度40米區域）／5m（長度20米區域）

2）液壓站設備參數

液壓泵電機功率：132kW

液壓泵總數量：15臺（12用3備）

循環泵電機功率：15kW

循環泵總數量：6臺（3用3備）

油箱規格：Φ2000mm×4000mm

油箱數量：3個

3）液壓站現有通風設備

液壓站廠房頂部現有軸流風機2臺，分別布置在液壓站頂部，沿長度方向兩側布置，風量均為19515m3／h。

2.2 通風量確定

地下液壓站通風系統的目的是引入自然風、排出余熱，達到穩定設備運行，改善職工工作環境的目的。

按照下式計算所需通風量［1］：

式中：G— 通風換氣量，m3／h；

∑Q—站內電機、油箱、管道產生的發熱量總和，kW；

C— 空氣比熱，1.01kJ／kg；

ρ— 空氣密度，kg／m3；

ηq—氣流效率（與空氣出風口的布置有關，出風口布置均勻的換氣場合，一般取0.475）；

T—自然風溫度，℃；

T0—液壓站內溫度，℃。

主泵、循環泵電機發熱量按照下式確定：

式中：Q1—站內電機運行過程中的發熱功率，kW；

η—電機的效率；

P—電機功率，kW。

液壓站油箱、管道散熱量按照下式計算：

式中：Q2—發熱功率，W；

k— 導熱系數，w／（m·k）

A—導熱面積，m2；

Δt—油溫與室內溫差，k；

Δ—導熱體厚度，m。

按照液壓站內、外溫差不超過5℃計算，根據上述參數：

G＝59350m3／h

根據前述尺寸，液壓站總容積3096m3，折合每小時換氣次數19.17次，符合《采暖通風與空氣調節設計規范》中對于油泵房每小時換氣次數（≥10次）的規定。

3 設備布置及使用效果

3.1 通風工藝流程

考慮冶金車間粉塵多的特點，在通風系統入口設置過濾器，用于清潔進入液壓站廠房的自然風，通風系統工藝流程如下：

3.2 風機選型

通風系統采用離心風機，根據動能轉換為勢能的原理，利用高速旋轉的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動能轉換成勢能（壓力）。在單級離心風機中，氣體從軸向進入葉輪，氣體流經葉輪時改變成徑向，然后進入擴壓器。在擴壓器中，氣體改變了流動方向造成減速，這種減速作用將動能轉換成壓力能。壓力增高主要發生在葉輪中，其次發生在擴壓過程。

輸送過程中，離心風機克服過濾網的風壓損失及管道壁力風壓損失，將外部自然風引入液壓站廠房內。

根據59350m3／h的通風需求，電機功率計算如下：

式中：N—電機功率，kW；

P—風機全壓，Pa；

η—風機全壓效率，一般≥0.7。

冬季時，液壓站不必全風量投用；因此，在滿足使用要求的前提上，從節約設備運行成本的角度出發，共配置2臺風機，功率30kW，風量為30000m3／h。

通風系統采用兩臺并行風機，當室外平均氣溫≤10℃時，考慮只運行1臺風機，每月可節約電費萬余元。

3.3 過濾網箱

在風機入口設置過濾網箱，過濾網棉安裝在箱體上，本設計將風機入口過濾網安裝在過濾網箱入口，既可以攔截灰塵，又可以降低風機入口氣流導致的噪音，降低風機噪音對車間的影響。

風機及過濾網箱設備布置如圖1所示。

圖1 風機及過濾網箱布置圖

3.4 管道設計

風管采用鍍鋅手工板管制作，外部自然風在風機的作用下，經送風管道引至液壓站廠房；兼顧液壓站檢修空間需求，送風管道布置在液壓站頂部（位于軋線操作側），沿長度方向均勻布置14個出風口。室內余熱通過原有2臺軸流排風機、新增2臺軸流排風機排至主軋車間。

為提高換氣效率，避免送風管道的新鮮空氣被排風管道直接排出，通風管道按照“下送上排”、“側送上排”的氣流組織方案，將送風管道風口設置在靠西側墻下部以及側面，共計14個送風口、排風口設置在液壓站廠房頂部中間位置，結合現場2臺利舊軸流風機，形成換氣效率較高的布置形式。液壓站頂部進風、排風管道布置如圖2所示。

圖2 液壓站內風管布置圖

3.5 防火設計

根據《建筑設計防火規范》，液壓站送風管道、排風管道分別設置防火閥，防火閥控制接入消防系統，當接收到相關信號后，防火閥靠電動執行結構關閉送風、排風管道，同時離心風機、軸流風機停止運行。

3.6 使用效果

通風系統投用6個月后，選擇夏季測溫考核，測溫當日送風口溫度為32℃。

測溫時，選取液壓站內沿長度方向入口、中部、角落三處取溫度，實測溫度分別為33.3℃、33.8℃、37℃，站內平均溫度35℃，遠低于設備投用前55℃的夏季高溫，使用效果良好，室內空氣流動明顯，站內通風口氣流穩定，體感舒適，滿足了液壓站通風、降溫、改善空氣質量的需求。

4 結論

本文所述封閉式液壓站采用離心風機、軸流風機強制排風的通風系統，該系統投資少、施工簡單、維護方便，與投入大功率空調相比，更符合國家降本增效、綠色生產的可持續發展理念，具有在液壓站或類似封閉廠房推廣的價值。