第29卷第10期水利電力機(jī)械Vol. 29 No. 102007年10月WATER CONSERVANCY ELECTRIC POWER machineryOct,2007電廠風(fēng)機(jī)節(jié)能研究與改造Study on energy saving in power plant fan and its modification虞曉林(江蘇陽(yáng)光石莊熱電有限公司江蘇江陰21446)摘要:風(fēng)機(jī)是發(fā)電廠的主要耗電設(shè)備,針對(duì)國(guó)內(nèi)外風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行駛況下風(fēng)機(jī)效奉低、電量浪費(fèi)大的問題,分祈了風(fēng)機(jī)節(jié)能的必要性,比較各種節(jié)能方法后,選用變頻方耋對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行孜造,效果明顯。關(guān)鍵詞:風(fēng)杌;節(jié)能;變頻;改造中圖分類號(hào):TK223.26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-6446(2007)10-0022-030引言量,鍋爐的容量又比汽輪機(jī)的出力大,汽輪機(jī)則必須大于發(fā)電機(jī)的出力,如此層層上升,使電廠的風(fēng)機(jī)出風(fēng)機(jī)是一種把原動(dòng)力的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體能量力比實(shí)際運(yùn)行需要大20%~30%。有的還要考慮系的機(jī)械,以空氣為介質(zhì)來完成特定任務(wù),廣泛用于煤統(tǒng)阻力變化、設(shè)備磨損、漏隙、流量及壓力等對(duì)富裕炭、化工、電力及國(guó)防等部門,是一種量大面廣、耗電量的影響,從而導(dǎo)致有的電廠風(fēng)機(jī)出力比實(shí)際需要多浪費(fèi)嚴(yán)重、節(jié)能潛力巨大的通用流體機(jī)械。在火大30%以上,使運(yùn)行效率大大降低,具體影響見力發(fā)電廠中,風(fēng)機(jī)種類很多,如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、排粉表1風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)及密封風(fēng)機(jī)等,都表1富裕風(fēng)量對(duì)風(fēng)機(jī)效率的影響是電廠重要的輔助設(shè)備其中送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)被譽(yù)風(fēng)疊(m3h)風(fēng)壓/kFa富裕度/%風(fēng)機(jī)效率/%為電廠的“呼吸系統(tǒng)”。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)控制是全速運(yùn)轉(zhuǎn)即不論生產(chǎn)工藝的需求大小,風(fēng)機(jī)都提供固定風(fēng)414000量,而生產(chǎn)工藝往往需要對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量及0000溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),最常用的方法是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門或擋板開度的大小來調(diào)整受控對(duì)象,這樣1.2風(fēng)機(jī)定速運(yùn)行,高效區(qū)窄就使得相當(dāng)多的能量以風(fēng)門、擋板的截流損失消耗由于電力系統(tǒng)調(diào)峰,發(fā)電廠的負(fù)荷一般處于變掉了。其耗電量占全國(guó)總發(fā)電量的10.4%,眾多通動(dòng)狀態(tài),特別是某些承擔(dān)調(diào)峰運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組,其負(fù)風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行效率僅為45%~50%,由此可見,提高風(fēng)機(jī)的效率有利于電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。荷變化的幅度較大,有的可從100%負(fù)荷降到60%,甚至更低。與其配套的風(fēng)機(jī)應(yīng)相應(yīng)調(diào)整,使其滿足1發(fā)電廠風(fēng)機(jī)耗能分析主機(jī)需要。由于風(fēng)機(jī)大多采取定速運(yùn)行,其負(fù)荷不1.1富裕容量大便調(diào)節(jié),一般都采取調(diào)節(jié)擋風(fēng)板或閥門的開度來控發(fā)電廠內(nèi)風(fēng)機(jī)是按照鍋爐、汽輪機(jī)最大負(fù)荷進(jìn)制流量和壓力造成很大的節(jié)流損失浪費(fèi)大量能行選配的。從安全運(yùn)行角度出發(fā),一般把風(fēng)機(jī)的容源。電廠大多數(shù)風(fēng)機(jī)設(shè)備效率曲線的高效區(qū)較窄,量選得比主機(jī)大一些,如風(fēng)機(jī)的出力必須在通風(fēng)系加上富裕量大,使其不能在設(shè)計(jì)的額定工況下運(yùn)行,H統(tǒng)最大流量和阻力的基礎(chǔ)上增加%-10%的富裕如遇中國(guó)煤化工駕高效運(yùn)行區(qū),效收稿日期:2007-07-16CNMHG作者滴介:虞曉林(1971-),男江蘇江陰人,江蘇陽(yáng)光石莊熱電有限公司工程師從事電廠節(jié)能改造方面的工作第29卷第10期虞曉林:電廠風(fēng)杋節(jié)能研究與改造率下降很多。據(jù)調(diào)查,大約有50%的風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)工作點(diǎn)A變到新的工作點(diǎn)B運(yùn)行。此時(shí),風(fēng)效率低于70%。壓增加軸功率P2與面積Bp2Oqn成正比2風(fēng)機(jī)節(jié)能特性分析如果采用變頻器控制方式,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1降到n2,在滿足c3Oqn不變的情況下,風(fēng)機(jī)風(fēng)壓P3大幅風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)輸出的軸功率為度降低,軸功率P3與面積Cp3Oqm2成正比,軸功率P3與P1,P2相比較將顯著減小,節(jié)省的功率損耗△P與面積B2P2C成正比,節(jié)能的效果非常明顯。式中:P——風(fēng)機(jī)軸功率kWP一風(fēng)句變頻調(diào)速前面分析了改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)工況的優(yōu)越性。1一風(fēng)機(jī)效率;實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變有很多途徑,過去主要采用機(jī)傳動(dòng)機(jī)效率。械方法。目前,中小型風(fēng)機(jī)大都采用電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的軸功率P與其風(fēng)量q、風(fēng)壓p之動(dòng),所以,可通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)間的關(guān)系為速。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定P∝60f/P當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由n1變化到m2時(shí),風(fēng)量由qv式中:n—電機(jī)同步轉(zhuǎn)速,/min;變?yōu)閝v,其中,qv,P,P與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為一電源頻率,Hz;9v= 9vi(n2/n,)P—電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。P2=P1(n2/n1)2由上式可知,改變電源頻率或磁極對(duì)數(shù),都可以P2=P1(m2m1)3改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。由上面幾個(gè)公式可以看出,風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)機(jī)3.1變頻調(diào)速的工作原理電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比,風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比,風(fēng)變頻調(diào)速通過改變電動(dòng)機(jī)供電電源的頻率,以改機(jī)的軸功率等于風(fēng)量與風(fēng)壓的乘積,即風(fēng)機(jī)的軸功變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度從而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得到改率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的3次方成正比。變。該種調(diào)速方法的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速范圍廣、精度圖1是風(fēng)機(jī)的流量q和風(fēng)壓p的關(guān)系曲線,曲高、效率好能實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級(jí)調(diào)速,便于自動(dòng)控制線1為風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速n1下風(fēng)壓-流量(P-q)的特從風(fēng)機(jī)負(fù)載特性可看出,風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性具有性;曲線5為轉(zhuǎn)速n2下風(fēng)壓-流量的特性曲線;曲二次方律特征,即轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比例變線2為在轉(zhuǎn)速m1下的功率-流量(P-q)的特性;化。在低速時(shí)由于流體的流速低所以負(fù)載的轉(zhuǎn)矩曲線3、曲線4為管阻特性曲線。假設(shè)風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)很小,隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,流速加快,負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作點(diǎn)A的效率最高,輸出流量為100%時(shí),此時(shí),和功率越來越大。負(fù)載轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)軸功率P1與面積Ap1Oqm成正比系可用下式表示根據(jù)負(fù)載的機(jī)械功率PL和轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系,有P=Tn19550。則功率P和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系PL=Po +Kanto其中,T,P。為常數(shù);PL,TL分別為負(fù)載的機(jī)械功率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩;Kr,Kp分別為二次方律負(fù)載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。因此,當(dāng)被控對(duì)象所需風(fēng)量減小中國(guó)煤化工速n1,會(huì)使電動(dòng)機(jī)圖1風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能原理圖CNMHG當(dāng)流量從qn減小到q2時(shí),如果采用調(diào)節(jié)閥門3.2風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式的選擇方法使管阻特性從曲線3變成曲線4,系統(tǒng)由原來風(fēng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí),阻轉(zhuǎn)矩很小,不存在低水利電力機(jī)械2007年10月頻時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載的問題,故變頻器的運(yùn)行控制方式從主流母線上取電,接收主控系統(tǒng)發(fā)送的PWM信采用Ⅴ/F控制方式。從節(jié)能的角度考慮,v/F線可號(hào)并通過控制GBT的工作狀態(tài),輸出PwM電壓選最低的?，F(xiàn)在許多生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)有廉價(jià)的風(fēng)機(jī)波形專用變頻器,可以擇用。關(guān)于V/F線可選最低的理變頻器用于電廠風(fēng)機(jī)上的原理圖如圖4所示。由如下所述。6kV50H母線如圖2所示,曲線0是風(fēng)機(jī)二次方律機(jī)械特性曲線,曲線1為電動(dòng)機(jī)在V/F控制方式下轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償為0時(shí)的有效負(fù)載線。當(dāng)轉(zhuǎn)速為n,時(shí),對(duì)應(yīng)于曲線0的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T,對(duì)應(yīng)于曲線1的有效轉(zhuǎn)矩為T。因此,在低頻運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相比,具有較大的余量。為了節(jié)能變頻器設(shè)置了若干低減Ⅴ/F線,其有效轉(zhuǎn)矩線如曲線2和曲線3變頻器所示圖4變頻器在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用原理4改造效益分析通過改造實(shí)踐,變頻運(yùn)行后,某電廠燃煤機(jī)上2臺(tái)吸風(fēng)機(jī)的功率消耗由原來的800~1200kW變?yōu)?00~700kW,按全年運(yùn)行7000h的統(tǒng)計(jì),使用2臺(tái)圖2風(fēng)機(jī)機(jī)械特性和有效負(fù)載曲線高壓變頻調(diào)速吸風(fēng)機(jī)與2臺(tái)定速傳動(dòng)吸風(fēng)機(jī)相比3.3變頻器功率單元及運(yùn)用較,全年約可節(jié)電2671385kW·h。機(jī)組參與調(diào)峰功率單元主要由輸入熔斷器、三相全橋式整流增多,節(jié)電效果隨之增加按電廠所有風(fēng)機(jī)改造后計(jì)器預(yù)充電回路電容器組、GBT逆變橋、直流母線算該廠用電率由改造前的16%降低至09%,在和旁通回路構(gòu)成,同時(shí)還包括電源驅(qū)動(dòng)保護(hù)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)負(fù)荷為10,0MW負(fù)荷下電機(jī)運(yùn)行電流及通訊等組件組成的控制電路。各功率單元具有完分別為70A,50A(電機(jī)的額定功率為8ow,額定全相同的結(jié)構(gòu),有互換性,單元結(jié)構(gòu)如圖3所示。電流為93.4A,額定轉(zhuǎn)速為740r/min),經(jīng)過比較改功能單元由移相變壓器的一組副邊供電通過造前后的月耗電量(每月按86%負(fù)荷率計(jì)算),每月三相全橋整流器將交流輸入整流為直流并將能量總節(jié)電量大約為25萬(wàn)kW·h,比改造前節(jié)電49%,儲(chǔ)存在電容組中?？刂撇糠滞ㄟ^冗余設(shè)計(jì)的電源板按照年節(jié)電量來算1年約為300萬(wàn)kW·h,年節(jié)電量可達(dá)往年的35%~55%。采用了高壓變頻器調(diào)速,風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,與傳感器配合可構(gòu)成恒壓閉環(huán)控制系統(tǒng),保證系統(tǒng)風(fēng)壓恒定,從而保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行;同時(shí),風(fēng)機(jī)降速運(yùn)中國(guó)煤化工電機(jī)啟動(dòng)時(shí),在額CNMHG除了直接啟動(dòng)時(shí)旦大電M力對(duì)電機(jī)的損壞和對(duì)設(shè)圖3功率單元結(jié)構(gòu)圖備的沖擊,延長(zhǎng)(下轉(zhuǎn)第27頁(yè))第29卷笫10期張新春:超超臨界汽輪機(jī)汽水品質(zhì)控制探討濃度將增加,為了避免鐵的氧化物在葉片上堆積或產(chǎn)(4)控制給水含氧量。對(duì)于爐前系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物生其他方式的腐蝕在啟動(dòng)前鐵的總質(zhì)量濃度應(yīng)低于控制方法,國(guó)內(nèi)外毫無例外地首推給水加氧處理50g/kg。測(cè)量鐵含量通常采取實(shí)驗(yàn)室分析的方法。(OT)技術(shù)。加氧處理是利用純水中溶解氧對(duì)金屬(5)銅離子。銅的總質(zhì)量濃度和鐵一樣表示了的鈍化作用,使給水系統(tǒng)金屬表面形成致密的保護(hù)腐蝕的狀況,而沉淀物中的銅還將激發(fā)另外的腐蝕。性氧化膜,達(dá)到熱力系統(tǒng)防腐防垢的最佳效果。目銅也會(huì)在汽輪機(jī)進(jìn)口葉片上堆積降低效率。如果前,國(guó)外已經(jīng)投運(yùn)的超超臨界機(jī)組的給水處理均采給水加熱系統(tǒng)和凝汽器中沒有采用銅,不需檢測(cè)銅·用加氧處理,國(guó)內(nèi)超臨界機(jī)組也幾乎全部采用了給的質(zhì)量濃度。如果將銅合金改換為全鋼系統(tǒng),銅必水加氧處理工藝,均取得了良好的效果須進(jìn)行監(jiān)測(cè),直到確認(rèn)所有的銅在系統(tǒng)中已不存在5)加強(qiáng)機(jī)組停用期間的熱力系統(tǒng)保護(hù)。停用為止。銅一般采取在實(shí)驗(yàn)室分析的方法腐蝕的控制對(duì)減少沉積物是非常必要的。不能將其(6)給水pH值。給水處理系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的pH作為臨時(shí)措施,應(yīng)作為必備的配套設(shè)備,在設(shè)計(jì)時(shí)就值要求較高,為減少汽水系統(tǒng)的腐蝕,理想的pH值應(yīng)考慮進(jìn)去例如完整的充氮保護(hù)系統(tǒng)、干風(fēng)系統(tǒng)和應(yīng)該大于9.6。保護(hù)液加藥系統(tǒng)等,以滿足機(jī)組不同的停備用周期3提高超超臨界汽輪機(jī)汽水品質(zhì)的措施的保護(hù)。(6)加強(qiáng)超超臨界汽輪機(jī)部件化學(xué)監(jiān)督。定期(1)提高汽水系統(tǒng)清潔度。在機(jī)組安裝過程檢查中,檢查汽輪機(jī)由于雜質(zhì)沉積引起的損害按要中,嚴(yán)格控制安裝工藝,全部汽水管道進(jìn)行噴砂處理求進(jìn)行維護(hù)和檢修。主要包括清理汽缸內(nèi)表面的沉和蒸汽吹掃,焊接采用氬弧焊打底,作好防止異物進(jìn)積物,檢查轉(zhuǎn)子沒有附著雜質(zhì),檢查噴嘴根部間隔的入的工作;擴(kuò)大爐前系統(tǒng)及鍋爐化學(xué)清洗的范圍,優(yōu)雜質(zhì)沉積、隔板焊接坡口和彈簧片等?；逑垂に?提高清洗效果;認(rèn)真進(jìn)行鍋爐吹管方案和輔助系統(tǒng)吹掃方案的制定和落實(shí)保證汽水系統(tǒng)4結(jié)束語(yǔ)的清潔度。掌握蒸汽超超臨界狀態(tài)下的特性,提髙汽水品(2)汽水管道選材。對(duì)于超超臨界汽輪機(jī)來質(zhì),改善汽輪機(jī)的運(yùn)營(yíng)水平,是我國(guó)發(fā)展超超臨界火講,在汽水系統(tǒng)管材選擇時(shí)應(yīng)盡量避免采用銅合金,電機(jī)組需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。隨著代表我國(guó)火力發(fā)以減少銅腐蝕;低加和除氧器及水箱內(nèi)壁盡量采用電技術(shù)最高水平的首批百萬(wàn)千萬(wàn)等級(jí)超超臨界機(jī)組襯有不銹鋼的內(nèi)襯;汽輪機(jī)低壓段葉片應(yīng)采用抗腐于2006年底的相繼投產(chǎn),在探討超超臨界機(jī)組汽水蝕性能更好的材料。品質(zhì)控制的進(jìn)程中,又向前邁了一大步,但與國(guó)際發(fā)(3)嚴(yán)格控制凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的出水品質(zhì)。達(dá)國(guó)家的水平還差距較大。今后,國(guó)內(nèi)有潛力的科在配置凝結(jié)水精處理裝置時(shí),應(yīng)充分考慮對(duì)鈉離子、研院所應(yīng)以當(dāng)前正在運(yùn)行的超超臨界機(jī)組為依托鐵離子的去除效果。凝結(jié)水給水可通過加氨的方深入研究提高蒸汽品質(zhì)的方式方法,獲得快速準(zhǔn)確式,使給水pH值從一般有銅系統(tǒng)控制的88~93的監(jiān)測(cè)手段,以促進(jìn)當(dāng)前電力建設(shè)的發(fā)展。提高至9.6理想值,降低水系統(tǒng)的鐵腐蝕。(編輯:劉芳)(上接第24頁(yè))了電機(jī)和風(fēng)機(jī)以及閥門的使用壽命。20035結(jié)束語(yǔ)[2]馮垛生變頻器的應(yīng)用與維修[M〕.廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001在電廠風(fēng)機(jī)上進(jìn)行變頻器改造及應(yīng)用,有一定的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益并且在技術(shù)上也是可行[3]王廷才李曉緩變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用刀漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,4(1):1~4.的。風(fēng)機(jī)設(shè)備采用變潁調(diào)速技術(shù)是一種理想的調(diào)速控提高了設(shè)備效率減少了設(shè)備維護(hù)維修費(fèi)用較好地兵李芳芹變頻技術(shù)在泵與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用的節(jié)[4]趙制方式不僅具有顯著的節(jié)電效果,而且方便了操作,分析[門實(shí)用節(jié)能技術(shù),2004,(5):152-154燕宰,變頻邇諫應(yīng)用實(shí)踐「M1.北京:機(jī)械工業(yè)出版滿足了生產(chǎn)工藝要求,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯中國(guó)煤化工參考文獻(xiàn):[6CNMHG用綜述[煤礦[1]石秋潔變頻器應(yīng)用基礎(chǔ)[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社,(編輯:白銀雷)