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技術(shù)知識
電站風(fēng)機(jī)節(jié)能途徑與技術(shù)探究
一、選擇與鍋爐風(fēng)(煙)系統(tǒng)相匹配的風(fēng)機(jī)
目前，我國大型電站風(fēng)機(jī)(不論是國產(chǎn)還是引進(jìn))幾乎均是高效風(fēng)機(jī)，但其在電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性(或耗電率) 卻有很大差別。究其原因，最主要的是所選風(fēng)機(jī)的特性是否與其工作的管網(wǎng)系統(tǒng)阻力特性相匹配。因此，選擇好與鍋爐風(fēng)(煙)系統(tǒng)匹配的風(fēng)機(jī)是首要的節(jié)能途徑。
要選好電站風(fēng)機(jī)，以下兩點(diǎn)是關(guān)鍵。
1、合理的確定風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)參數(shù)
風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理是風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好壞的關(guān)鍵，選大了則會使風(fēng)機(jī)運(yùn)行不到高效區(qū)內(nèi)，造成高效風(fēng)機(jī)低效運(yùn)行的后果。甚至可能導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)及其進(jìn)出口管道的劇烈振動和軸流風(fēng)機(jī)失速(喘振)等不安全現(xiàn)象發(fā)生，威脅機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。選小了又會造成不能滿足機(jī)組滿發(fā)的需要。
我國電站風(fēng)機(jī)的選型參數(shù)均是按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量所需的風(fēng)(煙)量和風(fēng)(煙)系統(tǒng)計(jì)算阻力加上一定的富裕量確定的。其中鍋爐本體的風(fēng)(煙)量和風(fēng)(煙)系統(tǒng)阻力由鍋爐廠提供，輔機(jī)設(shè)備的出力、阻力、漏風(fēng)等由制造廠提供，鍋爐島內(nèi)的風(fēng)、煙管道由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，最終選型設(shè)計(jì)參數(shù)由設(shè)計(jì)院提出。因此，作為業(yè)主單位必須深入了解鍋爐和輔助設(shè)備制造廠提供參數(shù)的依據(jù)，是否留有裕量及其大小(特別是空氣預(yù)熱器一兩次風(fēng)的漏風(fēng)率、制粉系統(tǒng)的出力及阻力)；設(shè)計(jì)院的管道設(shè)計(jì)是否合理和風(fēng)(煙)量及阻力計(jì)算時(shí)是否已留有裕量；最后總的裕量是否合適等。
要特別強(qiáng)調(diào)的是，提供風(fēng)機(jī)的選型參數(shù)不能只有一個(gè)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)參數(shù)，必須包括：
選型工況(TB)點(diǎn)、BMCR工況點(diǎn)、發(fā)電機(jī)組滿發(fā)(經(jīng)濟(jì)運(yùn)行)工況點(diǎn)、50%BMCR附近工況點(diǎn)，不投油最低穩(wěn)燃工況點(diǎn)及鍋爐點(diǎn)火啟動工況點(diǎn)的參數(shù)。才能更合理地選用到滿意的電站風(fēng)機(jī)。 如果 只有 TB 和 BMCR 兩工況點(diǎn)的參數(shù)就選擇風(fēng)機(jī)，往往造成選出的風(fēng)機(jī)不能滿足低負(fù)荷工況的需要。甚至造成軸流風(fēng)機(jī)失速（喘振），或離心風(fēng)機(jī)工作在氣流高脈動區(qū)，給風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。
2、合理選擇風(fēng)機(jī)的型式和型號大小
為選擇到合適的風(fēng)機(jī)型式和型號，首先要有風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)的阻力特性，即發(fā)電機(jī)組在各種負(fù)荷工況及可能的異常工況(如上節(jié)所列)下運(yùn)行時(shí)該系統(tǒng)的流量和阻力。其次要了解機(jī)組的負(fù)荷特性(即負(fù)荷率)。
選型時(shí)，首先按TB工況參數(shù)選取風(fēng)機(jī)型式和型號大小，然后將系統(tǒng)阻力特性(換算到所要選擇的風(fēng)機(jī)特性曲線相同的狀態(tài))畫到所選的風(fēng)機(jī)性能特性曲線圖上，觀察所要選的風(fēng)機(jī)是否能滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要。即阻力線要完全落在風(fēng)機(jī)穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)且失速裕度足夠。
在滿足安全運(yùn)行需要后，再按機(jī)組負(fù)荷率進(jìn)行計(jì)算比較，選擇年耗電量最小的風(fēng)機(jī)型號。但在確定風(fēng)機(jī)型式(離心、動調(diào)軸流、靜調(diào)軸流)時(shí)，還要考慮風(fēng)機(jī)設(shè)備費(fèi)、基礎(chǔ)費(fèi)、占地大小及運(yùn)行可靠性等，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再最終確定。
二、采用先進(jìn)的調(diào)節(jié)方式
由于電站風(fēng)機(jī)在選型時(shí)均留有一定裕量，有時(shí)為考慮煤源(煤質(zhì))的變化、鍋爐主輔設(shè)備狀況變差等情況的影響，此裕量還較大。機(jī)組發(fā)電負(fù)荷也不可能不變，參與調(diào)峰的機(jī)組負(fù)荷率還較低。因此，電站風(fēng)機(jī)總是在部分負(fù)荷下運(yùn)行，這就要求對風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。顯然，調(diào)節(jié)方式的好壞直接關(guān)系到電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
風(fēng)機(jī)最好的調(diào)節(jié)方法為變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，其次是動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)，以下依次是靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)，進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)，進(jìn)風(fēng)箱進(jìn)口百葉窗式擋板調(diào)節(jié)的離心風(fēng)機(jī)， 采用節(jié)流調(diào)節(jié)的排粉機(jī)最差。
變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在我國電廠中成功應(yīng)用的有雙速電動機(jī)、調(diào)速型液力耦合器和變頻器。其它的如可控硅串級調(diào)速電機(jī)、滑差電動機(jī)、調(diào)速型液力離合器(ω離合器)也有個(gè)別應(yīng)用。
在已投運(yùn)的風(fēng)機(jī)上加裝變轉(zhuǎn)速裝置，更要注意風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)是否匹配的問題。 如果風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配不好，即系統(tǒng)阻力特性線未通過風(fēng)機(jī)的高效區(qū)，機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行或風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) ( 如有 ) 全開時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率就不高。那么即使采用變速調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率也還是低的。對此，必須首先對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，然后再選配變速調(diào)節(jié)設(shè)備。
再有就是，在已投運(yùn)的風(fēng)機(jī)上加裝變轉(zhuǎn)速裝置，還要對轉(zhuǎn)子的固有頻率及軸系的扭振頻率進(jìn)行校核計(jì)算，防止出現(xiàn)軸系扭振和在某些轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子部件共振的發(fā)生。
三、改造低效運(yùn)行的風(fēng)機(jī)和不合理的管道布置
盡管在我國大型電廠中使用的電站風(fēng)機(jī)幾乎全是高效風(fēng)機(jī)，但由于種種原因，其運(yùn)行效率較低的風(fēng)機(jī)仍不少。對這些風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，提高其運(yùn)行效率，仍是我國電站風(fēng)機(jī)節(jié)能的重要途徑。
不合理的管道布置不僅增加系統(tǒng)阻力，若風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口管道布置不合理，不僅破壞了風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣條件，還將降低風(fēng)機(jī)的性能，使其達(dá)不到風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，而且效率大為下降。因此，改造不合理的管道布置也是電站風(fēng)機(jī)一種節(jié)能途徑。
20世紀(jì)90年代前，電站風(fēng)機(jī)改造主要是推廣高效風(fēng)機(jī)。將改造低效運(yùn)行風(fēng)機(jī)提高運(yùn)行效率和提高風(fēng)機(jī)本身運(yùn)行可靠性結(jié)合起來；將降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行電耗同盡量節(jié)省改造費(fèi)用結(jié)合起來；在進(jìn)行風(fēng)機(jī)本身改造的同時(shí)，改造不合理的管道布置，并充分考慮管路系統(tǒng)特性及運(yùn)行方式等，會使節(jié)能改造效果更顯著。
風(fēng)機(jī)改造的步驟和主要方法：
(1)改前試驗(yàn)。通過改前風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能試驗(yàn)，得出系統(tǒng)阻力特性；確定合理的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)；評價(jià)風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口管道布置的合理性；以及在風(fēng)機(jī)改造的同時(shí)有無必要改造系統(tǒng)中的其它設(shè)備和管道。
(2)確定風(fēng)機(jī)改造范圍。根據(jù)改前試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)，并盡可能利用原風(fēng)機(jī)設(shè)備部件(如電機(jī)、基礎(chǔ)、傳動組、等盡可能不換，機(jī)殼盡量少改或不改)，減少改造工作量和成本。
(3)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用先進(jìn)的有限元法對葉輪整體應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，合理選用材料及其厚度；對引風(fēng)機(jī)及排粉機(jī)應(yīng)采取有效防磨措施；對大型離心式風(fēng)機(jī)優(yōu)先采用雙吸雙支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)，并采用棘形(鋸齒形)中盤，以減輕葉輪質(zhì)量、減少磨損、降低啟動力矩和電機(jī)容量的啟動備用量；對采用進(jìn)口軸向葉片調(diào)節(jié)的大型離心風(fēng)機(jī)，在其后的集流噐中加裝中心渦消旋器，以避免調(diào)節(jié)門在50%左右開度時(shí)風(fēng)機(jī)及進(jìn)、出口管道劇烈振動。最終達(dá)到提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性的目的。
(4)選擇合適的調(diào)節(jié)方式。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇調(diào)節(jié)效率和可靠性高的調(diào)節(jié)裝置。
(5)改造不合理的進(jìn)出口管道布置。在改造風(fēng)機(jī)的同時(shí)，改造不合理的風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道布置，或在不合理的彎道處加裝導(dǎo)流葉片。以改善風(fēng)機(jī)工作條件、降低系統(tǒng)阻力，從而達(dá)到多節(jié)電的目的。
(6)嚴(yán)把制造安裝質(zhì)量。
(7)重視風(fēng)機(jī)啟動調(diào)試，特別要注意需并聯(lián)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)在各種可能并列工況下的并車情況，防止搶風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生。并制定風(fēng)機(jī)合理的運(yùn)行操作方式。
四、提高電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全可靠性
電站風(fēng)機(jī)的可靠性直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性。 如果 風(fēng)機(jī)的可靠性不高，即故障率高，則會造成發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)或非計(jì)劃降低出力運(yùn)行，直接損失發(fā)電量和降低機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。如2004年我國200MW以上機(jī)組引風(fēng)機(jī)平均每臺年等效非計(jì)劃停運(yùn)2.97h，造成直接少發(fā)電量達(dá)4.77億kW·h以上。因此，提高風(fēng)機(jī)可靠性，降低其非計(jì)劃停運(yùn)率，無疑是電站風(fēng)機(jī)的另一重要節(jié)能途徑。
標(biāo)簽: 風(fēng)機(jī)改造 風(fēng)機(jī)選型 離心風(fēng)機(jī)