大型電站鍋爐風(fēng)機(jī)1

大型電站鍋爐風(fēng)機(jī)西安熱工研究院有限公司二○○七年八月演講人：劉家鈺主要內(nèi)容一.電站風(fēng)機(jī)簡介二.我國電站風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀三.電站風(fēng)機(jī)選型四.電站風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)與方法五.電站軸流式風(fēng)機(jī)的失速喘振與防治

六.電站風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速應(yīng)注意的問題一.電站風(fēng)機(jī)簡介1.1有關(guān)電站風(fēng)機(jī)名詞術(shù)語電站風(fēng)機(jī)：送、引、一次(排粉)、BUF等總稱通風(fēng)機(jī)：壓比不起過1.3，Y≯25kJ/kg，pF≤30kPa通風(fēng)機(jī)流量qvsg1

：風(fēng)機(jī)進(jìn)口滯止容積流量風(fēng)機(jī)壓力PF：通風(fēng)機(jī)出口與進(jìn)口滯止壓力之差通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓pd2

：通風(fēng)機(jī)出口平均動(dòng)壓通風(fēng)機(jī)靜壓psF：通風(fēng)機(jī)壓力減去通風(fēng)機(jī)動(dòng)壓平均密度ρm：進(jìn)口和出口密度的平均值通風(fēng)機(jī)單位質(zhì)量功y：通過風(fēng)機(jī)單位質(zhì)量流體機(jī)械能的增加

y=(p2-p1)/ρm+(v2m2-v2m1)/2壓縮修正系數(shù)kp：通風(fēng)機(jī)對氣體作的機(jī)械功與同樣質(zhì)量流量、進(jìn)口密度和壓比的不可壓縮流體作的功之比。kp=Zklgr/lg(1+Zk(r-1))zk=(k-1)ρsg1Pr/k/qm/Pf通風(fēng)機(jī)壓比r：通風(fēng)機(jī)出口與進(jìn)口截面平均滯止壓力之比r=psg2/psg1葉輪功率Pr：供給通風(fēng)機(jī)葉輪的機(jī)械功率空氣功率Pu：輸出功率，質(zhì)量流量與單位質(zhì)量功的乘積風(fēng)機(jī)軸功率Pa：供給風(fēng)機(jī)軸的機(jī)械功率(包含軸承損失)電動(dòng)機(jī)輸出功率Po-電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸出的軸功率電動(dòng)機(jī)輸入功率Pe-電動(dòng)機(jī)接線端的電功率風(fēng)機(jī)葉輪效率ηr：風(fēng)機(jī)空氣功率除以葉輪功率風(fēng)機(jī)軸效率ηa：風(fēng)機(jī)空氣功率除以軸功率風(fēng)機(jī)總效率ηe：風(fēng)機(jī)空氣功率除以電機(jī)輸入功率電站風(fēng)機(jī)的無因次系數(shù)流量系數(shù)φ：質(zhì)量流量除以平均密度、葉輪圓周速度及葉輪直徑平方之乘積。φ=qm/(ρmuDr2)單位質(zhì)量功系數(shù)ψ：單位質(zhì)量功除以葉輪圓周速度。ψ

=yF/u2功率系數(shù)λ：葉輪功率除以平均密度、葉輪圓周速度的立方及葉輪直徑平方的乘積。λ=Pr/ρmu3Dr2單位質(zhì)量功德國TLT的計(jì)算式為：YF=k/(k-1)Rf(273+t1)((p2/p1)(k-1)/k-1)

J/kg

式中：k—絕熱指數(shù)Rf—?dú)怏w常數(shù)J/kg·K；t1—風(fēng)機(jī)進(jìn)口介質(zhì)溫度,℃；p1—風(fēng)機(jī)進(jìn)口絕對壓力，Pa；p2—風(fēng)機(jī)出口絕對壓力，Pa；德國KKK稱比壓能。計(jì)算式為：

yF=pFkp/ρ11.2電站風(fēng)機(jī)型式與典型性能曲線電站風(fēng)機(jī)型式

前向式；后向式；徑向式離心式

單吸懸臂式；單吸雙支撐；雙吸雙支撐

機(jī)翼形葉片；圓弧形單板葉片；直板葉片

動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式：單級(jí)動(dòng)調(diào)；雙級(jí)動(dòng)調(diào)軸流式

子午加速(混流)式：

靜葉調(diào)節(jié)軸流式

普通軸流式：單、雙級(jí)電站離心風(fēng)機(jī)型式電站軸流式風(fēng)機(jī)型式電站風(fēng)機(jī)典型性能曲線二、我國電站風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀2.1概況電站風(fēng)機(jī)耗電量約占發(fā)電廠發(fā)電量的1.2%-2.5%。電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性一直是發(fā)電企業(yè)極為關(guān)注的問題。電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組乃至整個(gè)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。我國已引進(jìn)國外先進(jìn)電站風(fēng)機(jī)技術(shù)上海鼓風(fēng)機(jī)廠：引進(jìn)德國TLT動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)。沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠：引進(jìn)原丹麥NOVENCO公司和美TLT公司動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)及德國kkk公司靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)。成都電力機(jī)械廠：引進(jìn)的德國KKK公司靜葉調(diào)節(jié)（子午加速）和動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)。豪頓華公司：采用英國豪頓公司技術(shù)生產(chǎn)電站風(fēng)機(jī)武漢鼓風(fēng)機(jī)廠：引進(jìn)的日本三菱司的動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)和離心式風(fēng)機(jī)?，F(xiàn)已基本能滿足1000MW以下機(jī)組送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的需要2.2我國電站風(fēng)機(jī)可靠性現(xiàn)狀近十年來我國電站風(fēng)機(jī)的制造和運(yùn)行維護(hù)水平有很大的提高，運(yùn)行可靠性有長足的進(jìn)步，2004年全國因送、引風(fēng)機(jī)故障造成的發(fā)電量損失不到1991年的50%；但與國際先進(jìn)水平仍有較大差距。國產(chǎn)風(fēng)機(jī)的可靠性不如全套進(jìn)口的風(fēng)機(jī)2004年送、引風(fēng)機(jī)平均每臺(tái)年的故障次數(shù)僅相當(dāng)于美國1980年的水平；葉輪飛車等惡性事故雖已得到遏制，但還未完全消除；軸流式風(fēng)機(jī)的失速（喘振）現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；因風(fēng)機(jī)內(nèi)部氣流壓力脈動(dòng)造成的風(fēng)機(jī)異常振動(dòng)和進(jìn)出口管道振動(dòng)現(xiàn)象，隨著大型高壓一次風(fēng)機(jī)的增多而突出起來；大型風(fēng)機(jī)噪聲高（一般在100dB左右）對周圍環(huán)境和居民生活質(zhì)量的提高影響大，需進(jìn)一步治理的呼聲越來越高。2.3我國電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀近年來，我國電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有較大提高。這主要是由于：1動(dòng)葉調(diào)節(jié)和靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)在我國大量投運(yùn)，軸流風(fēng)機(jī)在我國大容量機(jī)組中的使用率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了離心式風(fēng)機(jī)；2電廠對風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的日益重視，加大了對低效運(yùn)行風(fēng)機(jī)的改造力度，采用液力耦合器和變頻調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)日益增多。但由于選型設(shè)計(jì)的差異，制造質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平高低的差別，我國各電廠風(fēng)機(jī)耗電率的差別還較大。一般送、引、一次風(fēng)機(jī)均采用動(dòng)葉調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)的電廠，其三大風(fēng)機(jī)的年均總耗電率（占電廠發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)）可以達(dá)到1.5%以內(nèi)，最好的可達(dá)1.0%。配備離心式風(fēng)機(jī)的大型電廠，其三大風(fēng)機(jī)的年均總耗電率一般在2.0%以上，最好的也接近2.0%。而高的竟達(dá)到2.5%以上。與國外先進(jìn)水平相比，還有差距。總的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性還有待進(jìn)一步提高。2.4我國電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差的主要原因據(jù)我院總結(jié)，我國電站風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差的主要原因有:1選型設(shè)計(jì)(包括參數(shù)確定和型式選擇)存在不合理情況；2高效風(fēng)機(jī)品種不全(其中一次風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)更為突出)；3風(fēng)機(jī)可靠性較差；4風(fēng)機(jī)設(shè)備的調(diào)節(jié)性能與調(diào)峰機(jī)組的要求尚有較大差距；5運(yùn)行操作還有不合理的地方。2.5從TPRI近年從事電站風(fēng)機(jī)工作

看我國電站風(fēng)機(jī)存在的問題2001～2005年TPRI電站風(fēng)機(jī)改造統(tǒng)計(jì)改造年分改造臺(tái)數(shù)及原因送風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)一次風(fēng)機(jī)排粉風(fēng)機(jī)年總臺(tái)數(shù)2001改造臺(tái)數(shù)1182425改造原因出力不足喘振出力不足異常振動(dòng)能耗高2002改造臺(tái)數(shù)4102824改造原因出力不足出力不足8能耗高2異常振動(dòng)能耗高磨損2003改造臺(tái)數(shù)410101034改造原因可靠性低葉輪飛車除塵器改造能耗高喘振能耗高噪聲高能耗高防磨2004改造臺(tái)數(shù)8710833改造原因可靠性低出力不足節(jié)能；改除塵、脫硫出力低異常振動(dòng)能耗、噪聲高能耗高磨損2005改造臺(tái)數(shù)6214426改造原因可靠性低出力不足節(jié)能；改除塵、脫硫出力低異常振動(dòng)能耗、噪聲高能耗高磨損從上表可見，電廠要求改造送、引風(fēng)機(jī)的最主要原因是：出力不足、運(yùn)行效率低和能耗高。近年來向TPRI反映送、引風(fēng)機(jī)失速(喘振)問題的電廠也漸多起來。一次風(fēng)機(jī)的失速(喘振)、異常振動(dòng)和噪聲高的問題比較多，而排粉機(jī)的主要問題是運(yùn)行效率低，能耗高。磨損問題較突出。送、引風(fēng)機(jī)出力不足的主要原因：一是選型不當(dāng)；二是風(fēng)機(jī)實(shí)際性能未達(dá)設(shè)計(jì)值；三是系統(tǒng)阻力因積灰或設(shè)備更改而增加。軸流風(fēng)機(jī)失速(喘振)的主要原因是實(shí)際失速裕度不夠。其中多數(shù)風(fēng)機(jī)的實(shí)際失速界限(經(jīng)現(xiàn)場測量)與設(shè)計(jì)值有不同程度地偏離（失速區(qū)偏大），少數(shù)是因系統(tǒng)阻力增加造成。高壓的離心式一次風(fēng)機(jī)及其進(jìn)、出口管道的異常振動(dòng)近年來已累見不鮮。經(jīng)分析，多數(shù)是因氣流脈動(dòng)造成。氣流脈動(dòng)原因：一是風(fēng)機(jī)運(yùn)行在小開度小流量的高氣流脈動(dòng)區(qū)；二是裝有軸向?qū)蛘{(diào)節(jié)門的風(fēng)機(jī)，在調(diào)節(jié)門后產(chǎn)生的中心渦流所引起的風(fēng)機(jī)內(nèi)氣流壓力的大幅脈動(dòng)所造成。排粉風(fēng)機(jī)電耗高的主要原因是前彎型的M9-26型排粉機(jī)的使用區(qū)效率較低所致，且其耐磨性能不如后彎風(fēng)機(jī)。三、電站風(fēng)機(jī)選型3.1引言目前，我國大型鍋爐風(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)和可靠性卻有很大差別。究其原因，最主要最關(guān)鍵的是所選風(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)相匹配的風(fēng)機(jī)極為重要。而要選好與鍋爐風(fēng)(煙)系統(tǒng)相匹配的風(fēng)機(jī)的首要關(guān)鍵是合理確定風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)參數(shù)，其次才是風(fēng)機(jī)型式和調(diào)節(jié)方式的選擇。3.2.風(fēng)機(jī)選型所需的原始數(shù)據(jù)和工況參數(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)性和可靠性好壞的首要關(guān)鍵，選大了則會(huì)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，甚直可能導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)及其進(jìn)出口管道的劇烈振動(dòng)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(huì)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。

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、二次風(fēng)的漏風(fēng)率)；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。從而得出最后總的裕量是否合適。

還要特別強(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)，否則往往會(huì)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(dòng)區(qū)，給風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。3.2.1風(fēng)機(jī)選型必須的原始數(shù)據(jù)（1）當(dāng)?shù)貧庀髼l件●大氣壓力●干、濕空氣溫度●空氣相對濕度●濕空氣標(biāo)準(zhǔn)密度(2)鍋爐熱力計(jì)算結(jié)果(包括各典型工況)（3）鍋爐各典型工況下風(fēng)機(jī)參數(shù)3.2.2風(fēng)機(jī)選型必須的典型工況及參數(shù)(1)典型工況●BMCR工況點(diǎn)●發(fā)電機(jī)組滿發(fā)(ECR)工況點(diǎn)●50%BMCR附近工況點(diǎn)●不投油最低穩(wěn)燃工況點(diǎn)●鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)工況點(diǎn)●鍋爐其它特殊工況點(diǎn)(如有)(2)各典型工況下的風(fēng)機(jī)參數(shù)●風(fēng)(煙)量●風(fēng)(煙)系統(tǒng)總阻力●風(fēng)機(jī)入口側(cè)系統(tǒng)總阻力●介質(zhì)溫度●介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)密度2.3機(jī)組年負(fù)荷率即機(jī)組在不同負(fù)荷下運(yùn)行的小時(shí)數(shù)3.3風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)參數(shù)的確定風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)參數(shù)(TB工況參數(shù))是在鍋爐最大連續(xù)出力(BMCR工況)時(shí)所需風(fēng)(煙)量及系統(tǒng)總阻力的基礎(chǔ)上再加一定富裕量確定的。3.3.1風(fēng)(煙)量和壓力裕量的選取一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的基本風(fēng)量按DL5000-2000《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱大火規(guī))確定。其裕量選取建議修改如下：(1)一次風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量宜選取20%，另加溫度裕量，可按“夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度”來確定；風(fēng)機(jī)壓力裕量宜為25%。(2)送風(fēng)機(jī)：當(dāng)采用三分倉或管箱式空氣預(yù)熱器時(shí)，二次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量宜為10%，風(fēng)機(jī)壓力裕量宜為20%。(3)引風(fēng)機(jī)：煙氣量裕量宜選取10%，另加15℃的溫度裕量；風(fēng)機(jī)壓力裕量宜為20%。對于新開發(fā)出的首臺(tái)機(jī)組(如第一臺(tái)1000MW機(jī)組)，由于設(shè)備制造廠及設(shè)計(jì)院均無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提供的原始數(shù)據(jù)誤差可能大些，為穩(wěn)妥起見，允評風(fēng)機(jī)裕量適當(dāng)增大些，待第一批投產(chǎn)后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。3.3.2選型設(shè)計(jì)參數(shù)的確定每臺(tái)風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)參數(shù)確定如下：(1)風(fēng)量每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量按上述選取的裕量計(jì)算出每臺(tái)鍋爐的總風(fēng)量除以每臺(tái)鍋爐選配的臺(tái)數(shù)(風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)按“大火規(guī)”規(guī)定選取)并做適當(dāng)圓整確定。(2)壓力風(fēng)機(jī)壓力(即風(fēng)機(jī)所在管網(wǎng)系統(tǒng)的總阻力)按上述選取的裕量計(jì)算并適當(dāng)圓整確定。但在規(guī)范書中(向制造廠提供的參數(shù))應(yīng)分別提供風(fēng)機(jī)進(jìn)口側(cè)和出口側(cè)的總阻力，或提供進(jìn)口側(cè)的總阻力(而不是靜壓力)和風(fēng)機(jī)壓力。(3)風(fēng)機(jī)入口介質(zhì)溫度風(fēng)機(jī)入口介質(zhì)溫度由當(dāng)?shù)貧庀髼l件和鍋爐熱力計(jì)算及管道散熱等計(jì)算出。(4)風(fēng)機(jī)入口介質(zhì)密度風(fēng)機(jī)入口介質(zhì)密度按當(dāng)?shù)貧庀髼l件和介質(zhì)(濕空氣、濕煙氣、)的標(biāo)準(zhǔn)密度及入口介質(zhì)溫度計(jì)算。這由選型設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行，業(yè)主(電廠或設(shè)計(jì)院)只提氣象條件及介質(zhì)溫度和標(biāo)準(zhǔn)密度。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)入口靜壓與風(fēng)機(jī)入口動(dòng)壓(即風(fēng)機(jī)入口面積)有關(guān)，而風(fēng)機(jī)未選出型號(hào)前不能確定該動(dòng)壓大小。(5)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速通常由風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)工程師選定。一般情況下，一次風(fēng)機(jī)宜選取4極電機(jī)(1485r/min)；二次風(fēng)機(jī)宜選用4極或6級(jí)電機(jī)(1485r/min或980r/min)；引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速宜選用6級(jí)以上電機(jī)(即最高980r/min)3.4風(fēng)機(jī)型式及大小的確定3.4.1風(fēng)機(jī)型式選擇原則可用作電站鍋爐的風(fēng)機(jī)型式有：離心式、靜葉調(diào)節(jié)軸流式(子午加速、標(biāo)準(zhǔn)軸流)、動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式、多級(jí)離心式及羅茨鼓風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)型式選擇原則上應(yīng)按比轉(zhuǎn)速確定(即先按TB工況參數(shù)計(jì)算出所需風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速，然后選取比轉(zhuǎn)速最接近的風(fēng)機(jī)型式)?；蛳劝础按蠡鹨?guī)”進(jìn)行初步選擇，再按比轉(zhuǎn)速確定。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速ns的定義式為：

式中：

n－風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；qv－風(fēng)機(jī)入口容積流量，m3/s；pF－風(fēng)機(jī)壓力，Pa；ρ1－風(fēng)機(jī)入口氣體密度，kg/m3；kp－氣體壓縮修正系數(shù)。若風(fēng)機(jī)進(jìn)口氣體密度為1.2kg/m3的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)時(shí)，比轉(zhuǎn)速的公式為：上速比轉(zhuǎn)速的定義是指單級(jí)、單吸入時(shí)的比轉(zhuǎn)速，因而：對雙吸離心式風(fēng)機(jī)，比轉(zhuǎn)速公式寫成：對雙級(jí)軸流和雙級(jí)離心式風(fēng)機(jī)，比轉(zhuǎn)速公式寫成：不同類型的大型電站鍋爐風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速的范圍大致如下：離心式風(fēng)機(jī)：ns=18～80靜調(diào)子午加速軸流式風(fēng)機(jī)：ns=80～120動(dòng)調(diào)和靜調(diào)標(biāo)準(zhǔn)軸流式風(fēng)機(jī)：ns=100～500大型CFB鍋爐的高壓流化風(fēng)機(jī)和脫硫系統(tǒng)的氧化風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速一般在10以下，己屬鼓風(fēng)機(jī)范疇。宜選用多級(jí)離心式風(fēng)機(jī)。對于小容量循環(huán)流化床鍋爐可采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速介于兩類型風(fēng)機(jī)之間時(shí)，則根據(jù)現(xiàn)場安裝條件、機(jī)組負(fù)荷率及選用調(diào)節(jié)方式綜合比較確定。3.4.2選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)大小方法選取原則為選擇到合適的風(fēng)機(jī)型式和型號(hào)，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(hào)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，觀查所要選的風(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(hào)。但在確定風(fēng)機(jī)型式(離心、靜調(diào)軸流)時(shí)，還要考慮風(fēng)機(jī)設(shè)備費(fèi)、年維護(hù)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。具體方法如下：離心風(fēng)機(jī)型號(hào)的選取1)據(jù)TB工況參數(shù)計(jì)算風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速ns；2)由ns值查相應(yīng)風(fēng)機(jī)的無因次特對曲線，得出風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)φ、壓力系數(shù)ψ和風(fēng)機(jī)效率η；3)由下二式計(jì)算風(fēng)機(jī)直徑D2并圓整；此二式計(jì)算結(jié)果應(yīng)相等或很接近，否則就是計(jì)算錯(cuò)誤或查曲線錯(cuò)誤，或者無因次曲線本身有誤。應(yīng)查明原因予以排除。軸流式風(fēng)機(jī)型號(hào)的選取1)據(jù)TB工況參數(shù)計(jì)算風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速ns；2)按下式計(jì)算在設(shè)計(jì)ns值下不同流量系數(shù)φ值對應(yīng)的壓力系數(shù)ψ值。然后，在軸流式風(fēng)機(jī)無因次特性曲線圖上繪制出該比轉(zhuǎn)速的ψ-φ曲線；此曲線應(yīng)通過所選軸流式風(fēng)機(jī)無因次特性曲線的最高效率區(qū)，否則所選型式不合理，應(yīng)更換風(fēng)機(jī)型式。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工作點(diǎn)在這條曲線上選取，選取原則是：在滿足TB工況前提下，風(fēng)機(jī)經(jīng)常運(yùn)工況的效率最高，還必須滿足DL/T468-2004《電站風(fēng)機(jī)選型和使用導(dǎo)則》7.1.2條關(guān)于失速裕度的規(guī)定。3)TB工況點(diǎn)的流量和壓力系數(shù)φ和ψ確定后，風(fēng)機(jī)直徑的確定方法與離心式相同。3.4.3風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式的選擇(1)現(xiàn)有電站風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式初步比較電站鍋爐風(fēng)機(jī)最好的調(diào)節(jié)方法為無級(jí)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，其次是雙速(電機(jī))靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)(若低速運(yùn)行可滿足機(jī)組ECR工況需要)，以下依次是雙速離心式風(fēng)機(jī)(低速運(yùn)行可滿足機(jī)組ECR工況需要)、單速的靜葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機(jī)、入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)、采用進(jìn)風(fēng)箱進(jìn)口百葉窗式擋板調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)用進(jìn)口節(jié)流調(diào)節(jié)最差。無級(jí)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在我國電廠中成功應(yīng)用的主要有：調(diào)速型液力耦合器和變頻器。(2)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式選取原則風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式選取的原則顯然是：在滿足安全可靠條件下，長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性最好。

大型離心式一次風(fēng)機(jī)，特別是CFB鍋爐的一、二次風(fēng)機(jī)，(因壓力高都選用離心式風(fēng)機(jī))，若裕量大。建議采用變頻調(diào)速或調(diào)速型液力耦合器。引風(fēng)機(jī)如選用離心式，亦宜選用變頻調(diào)速。但考慮到其功率較大，變頻器價(jià)格較高，若機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較短，則選擇調(diào)速型液力耦合器調(diào)速更現(xiàn)實(shí)些。如選用靜葉調(diào)節(jié)亦或雙級(jí)動(dòng)葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)，則可不用變速調(diào)節(jié)。如果負(fù)荷率很低選用靜調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)時(shí)亦可考慮變速調(diào)節(jié)3.5關(guān)于我國300MWCFB鍋爐一次風(fēng)機(jī)的富裕量(1)我國己投運(yùn)300MWCFB鍋爐一次風(fēng)機(jī)的富裕量我國引進(jìn)300MWCFB鍋爐機(jī)組示范工程和幾個(gè)國產(chǎn)化300MWCFB鍋爐機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)選型參數(shù)如下表。項(xiàng)目白馬示范電廠大唐紅河電廠小龍譚電廠秦皇島熱電廠BMCR工況TB工況BMCR工況TB工況BMCR工況TB工況BMCR工況TB工況風(fēng)機(jī)入口流量m3/s58.0683.5665.0080.0051.6863.662.5676.27風(fēng)機(jī)總阻力kPa23.529.823.70031.8521.4030.224.2035.70風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度℃17.541.120.020.019.819.820.030.0進(jìn)口氣體密度kg/m31.1291.061.061.061.061.221.18電機(jī)功率kW3100300028003700TB工況風(fēng)量裕量%43.923.023.021.9TB工況風(fēng)壓裕量%26.834.4041.1047.52可見，各300MWCFB鍋爐機(jī)組TB工況相對于BMCR工況的風(fēng)量裕量基本相同(白馬初設(shè)的風(fēng)量風(fēng)壓裕量分別為22%和25%，表列為實(shí)配風(fēng)機(jī)參數(shù))。風(fēng)壓裕量相差較大。白馬選取的風(fēng)壓裕量最低，而其余3個(gè)工程均是引進(jìn)相同技術(shù)、國內(nèi)制造的鍋爐，，但所選取的風(fēng)壓都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過示范工程。(2)選型參數(shù)對一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響由于300MWCFB鍋爐機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)壓力很高，風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速較低，均需采用離心式風(fēng)機(jī)才能滿足要求。對于采用風(fēng)門(無論是軸向門還是進(jìn)風(fēng)箱進(jìn)口百葉窗)調(diào)節(jié)的離心式風(fēng)機(jī)，如果富裕量太大，對整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性均十分不利。對于離心風(fēng)機(jī)來說，設(shè)計(jì)工況點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近所選風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門全開時(shí)的最高效率點(diǎn)，以獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益。若風(fēng)機(jī)出力富裕量過大，為適應(yīng)鍋爐實(shí)際需要的風(fēng)量和風(fēng)壓，勢必造成風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)門關(guān)得很小，此時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率將很低。特別是對300MWCFB鍋爐機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)，由于其壓力高，耗功量大，運(yùn)行效率的高低對廠用電(經(jīng)濟(jì)性)影響更顯著。上圖示出了典型高壓離心風(fēng)機(jī)的典型性能曲線。圖中設(shè)計(jì)點(diǎn)TB的效率達(dá)83%，若選用22%的風(fēng)量裕量和48%的風(fēng)壓裕量，造成鍋爐BMCR工況時(shí)的風(fēng)門開度僅20%左右，運(yùn)行效率只有60%。我國目前在建的300MWCFB鍋爐機(jī)組在BMCR工況下的一次風(fēng)機(jī)氣體功率(有效功率)約為1350～1880kW。若風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率為80%，則所需軸功率為1687.5～2350.0kW；若風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率降低至60%，則所需軸功率為2250～3133kW。即每小時(shí)將多耗562.5～783.0kW·h的電量。同時(shí)為滿足TB工況需要，與風(fēng)機(jī)配套的電動(dòng)機(jī)功率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過BMCR工況所需軸功率，上述工程一次風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率約在3500kW。(3)選型參數(shù)過大對風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全性的影響風(fēng)機(jī)選型參數(shù)即富裕量過大，將對風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)運(yùn)行的安全性帶來隱患。因?yàn)殡x心風(fēng)機(jī)，特別是高壓離心風(fēng)機(jī)在調(diào)節(jié)門開度較小下運(yùn)行時(shí)，由于在葉輪內(nèi)附面層分離造成渦流，其氣流很不穩(wěn)定，氣流壓力脈動(dòng)大。若此氣流脈動(dòng)頻率與風(fēng)機(jī)葉輪某構(gòu)件、機(jī)殼和進(jìn)出口管道的自振頻率合拍或成倍數(shù)關(guān)系，則將發(fā)生共振或諧振，造成風(fēng)機(jī)機(jī)殼及進(jìn)出口管道激烈振動(dòng)、噪聲高，風(fēng)機(jī)葉輪被振裂等情況。

我國近年來已發(fā)生多起此類事故或異常，如新疆某電廠200MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門開度在20%左右運(yùn)行，造成前盤撕裂；華東和西北各有一電廠的300MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門開度在30%左右運(yùn)行，引起噪音高及風(fēng)機(jī)機(jī)殼和管道激烈振動(dòng)并造成管道裂紋；其中一電廠還在運(yùn)行中發(fā)生多次失速(喘振)。因此在我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T468-2004《電站鍋爐風(fēng)機(jī)選型和使用導(dǎo)則》7.3條中有：“離心風(fēng)機(jī)應(yīng)避免調(diào)節(jié)門開度在30%以下長期運(yùn)行”的規(guī)定。從上述分析可見：風(fēng)機(jī)選型參數(shù)過大，表面上看保險(xiǎn)程度高些，其實(shí)適得其反，會(huì)給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來隱患，經(jīng)濟(jì)性上更不合算(事故或故障多帶來的損失更大)。國產(chǎn)化300MWCFB鍋爐

一次風(fēng)機(jī)富裕量的選取

下表為己投運(yùn)的300CFB鍋爐的運(yùn)行參數(shù)。項(xiàng)目單位白馬引進(jìn)示范大唐紅河電廠秦皇島熱電廠日期07.05.1106.07.1907.05.20電負(fù)荷MW293300299.1床溫℃904/903858/833880/891一次風(fēng)機(jī)開度%45/4966.3/46.319/16一次風(fēng)機(jī)電流A277/281254.5/245.6320/一次風(fēng)機(jī)出口壓力kPa26.2/25.722.0/22.022.68/22.62預(yù)熱器后一次風(fēng)壓力kPa23.222.420.12進(jìn)風(fēng)室閥門開度%47/4938.8/40.058/40風(fēng)室壓力kPa17.6/18.915.51/14.5314.45/14.37二次風(fēng)機(jī)開度%53/4682.5/87.578/78二次風(fēng)機(jī)電流A140/143234.5/230.5138/147二次風(fēng)機(jī)出口壓力kPa10.7/10.712.1/12.39.68/9.57上二次風(fēng)門開度%43/3251/30.146/45下二次風(fēng)門開度%46/5252.8/50.646/45引風(fēng)機(jī)開度%100/9854.1/62.381/85引風(fēng)機(jī)電流A229/243243.8/243.5231/223引風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓kPa-5.906/-5.931-4.89/4.82-5.91/-5.82從一次風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門開度可見：1)一次風(fēng)機(jī)裕量均偏大，尤其是秦皇島熱電廠；2)鍋爐風(fēng)室圧力在(14.5～19)kPa范圍內(nèi)；3)當(dāng)風(fēng)室前兩室調(diào)節(jié)門開度在40%～50%時(shí)，一次風(fēng)機(jī)出口壓力在(22～26)kPa范圍內(nèi)。比BMCR工況的設(shè)計(jì)值略高，但遠(yuǎn)低于TB工況設(shè)計(jì)值，說明風(fēng)壓裕量除白馬外均偏大許多。還有一個(gè)問題影響雙床CFB鍋爐一次風(fēng)機(jī)壓力的選取。就是曾經(jīng)在白馬、紅河、秦皇島投運(yùn)初期出現(xiàn)過的所謂“翻床”現(xiàn)象，出現(xiàn)“翻床”時(shí)如不用高風(fēng)室壓力將流化變差的床料吹回去，將造成不可逆的擴(kuò)散過程，且該過程十分迅速，使鍋爐無法運(yùn)行。據(jù)以上電廠出現(xiàn)“翻床”現(xiàn)象處理時(shí)所見，此時(shí)需一次風(fēng)機(jī)壓力高達(dá)36kPa以上。因此，有人主張一次風(fēng)機(jī)的壓力裕量應(yīng)能滿足此要求。顯然這違背一次風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行原則?！裾_的做法是改進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，更嚴(yán)格控制兩風(fēng)室及兩床的壓力差，使之不會(huì)出現(xiàn)“翻床”現(xiàn)象?！駬?jù)說，白馬和紅河己通過熱控系統(tǒng)的改進(jìn)解決了“翻床”現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)以上實(shí)際調(diào)查和CFB鍋爐一次風(fēng)系統(tǒng)阻力的構(gòu)成分析，我們認(rèn)為：

300MWCFB鍋爐一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量裕量取20%，風(fēng)壓裕量取25%，能夠滿足運(yùn)行要求，是合適的。四、電站風(fēng)機(jī)節(jié)能途徑與方法4.1電站風(fēng)機(jī)節(jié)能途徑(1)合理的選型(包括型式、尺寸大小、)；(2)合理選取風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式；(3)改造低效運(yùn)行的風(fēng)機(jī)；(4)改造不合理的風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口管道布置；(5)提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。4.2西安熱工院電站風(fēng)機(jī)改造的經(jīng)驗(yàn)和方法。西安熱工研究院在總結(jié)國內(nèi)電廠風(fēng)機(jī)改造的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之后，提出了風(fēng)機(jī)改造的新思路。即注重發(fā)揮改造的整體效益，而不是片面追求風(fēng)機(jī)本身的最高效率。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)，充分考慮管路系統(tǒng)特性、布置合理性及運(yùn)行方式等，使節(jié)能改造效果更顯著。熱工院風(fēng)機(jī)改造的具體步驟和主要方法(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)改造范圍這是最關(guān)鍵的一步

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(dòng)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；對大型離心風(fēng)機(jī)優(yōu)先采用雙吸雙支撐結(jié)構(gòu)，并采用棘形(鋸齒刑)中盤，以減輕葉輪重量、減輕磨損；對采用入口軸向葉片調(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(dòng)。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(dòng)調(diào)試特別要注意需并聯(lián)運(yùn)行風(fēng)機(jī)在各種可能并列工況下的并車情況，防止槍風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生。并制定風(fēng)機(jī)合理的運(yùn)行操作方式。改造實(shí)例一臺(tái)350MW燃煤機(jī)組一次風(fēng)機(jī)綜合改造

1)概況

一臺(tái)350MW機(jī)組的兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)為G9-36№24D型離心式風(fēng)機(jī)，其設(shè)計(jì)規(guī)范如下表。自機(jī)組投運(yùn)以后，一直存在著運(yùn)行操作中易發(fā)生喘振現(xiàn)象、風(fēng)機(jī)出口管道振動(dòng)大、噪音高和電耗大等問題。曾經(jīng)進(jìn)行過更換葉輪改造，但未取得成功。為此，電廠委托西安熱工院對該一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。熱工院經(jīng)試驗(yàn)研究后，提出了對該風(fēng)機(jī)的綜合改造方案。實(shí)施后，取得了顯著的節(jié)電效果、消除了風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象。振動(dòng)和噪聲也明顯降低。一次風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范名稱項(xiàng)目單位TB點(diǎn)MCR一次風(fēng)機(jī)型式G9-36-1№24D數(shù)量臺(tái)2風(fēng)機(jī)直徑mm2400風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速R/min990進(jìn)口流量m3/h287892179640風(fēng)機(jī)靜壓升Pa1438611066進(jìn)口溫度℃4020進(jìn)口密度Kg/m31.1211.197風(fēng)機(jī)效率%8265風(fēng)機(jī)軸功率kW1439880電動(dòng)機(jī)型號(hào)YFKK630—6容量kW1600電壓V6000電流A182.5轉(zhuǎn)數(shù)r/min994數(shù)量臺(tái)22)改前試驗(yàn)結(jié)果及分析

改前風(fēng)機(jī)性能曲線及試驗(yàn)結(jié)果

見下圖

從上圖可見：風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行在小開度低流量的低效區(qū)域，該型風(fēng)機(jī)與實(shí)際的一次風(fēng)系統(tǒng)不匹配，有必要對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造?！耧L(fēng)機(jī)出口風(fēng)道振動(dòng)測量結(jié)果：最大振動(dòng)部位在緊結(jié)冷風(fēng)聯(lián)絡(luò)管后，振動(dòng)速度達(dá)18mm/s-32mm/s之間，主頻率為41Hz-50Hz之間，約為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率16.5Hz的2.5倍，是較典型的風(fēng)機(jī)入口中心渦引氣的氣流壓力脈動(dòng)激振的結(jié)果?！裨肼暅y量結(jié)果：風(fēng)機(jī)噪聲隨負(fù)荷而增大，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷從180MW增加到350MW時(shí)，風(fēng)機(jī)噪聲由96dB增加到98dB以上，雖然風(fēng)機(jī)進(jìn)口已裝有消音器，但噪聲仍超標(biāo)，需進(jìn)一步治理。3)選型參數(shù)的確定

風(fēng)量確定：在機(jī)組滿負(fù)荷實(shí)測參數(shù)的基礎(chǔ)上考慮鍋爐負(fù)荷的修正，即從實(shí)驗(yàn)負(fù)荷按一次方關(guān)系修正到BMCR工況流量。同時(shí)可根據(jù)實(shí)測的鍋爐有關(guān)參數(shù)按磨煤機(jī)通風(fēng)量及預(yù)熱器一次風(fēng)漏風(fēng)量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，分析實(shí)測數(shù)據(jù)的可信度，在得到實(shí)測數(shù)據(jù)可信基礎(chǔ)上，以實(shí)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，再留出適當(dāng)裕量確定出選型量。本次實(shí)測并修正到BMCR的風(fēng)量為51.659m3/s，取5%的裕量并沿整后取為54.0m3/s。風(fēng)壓確定：根據(jù)實(shí)測的風(fēng)機(jī)壓力和一次系統(tǒng)阻力特性換算至選型風(fēng)量下的系統(tǒng)阻力，再留適當(dāng)裕量確定出實(shí)際需要的風(fēng)機(jī)壓力，然后再換算到標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)口狀態(tài)(介質(zhì)密度為1.2kg/m3)下確定出選型風(fēng)壓。

本次測試得出，當(dāng)風(fēng)量為48.665m3/s時(shí)，一次風(fēng)系統(tǒng)阻力為12169pa，且系統(tǒng)阻力隨風(fēng)量成0.7871方次變化。選取10%岡壓裕量后，最終選型風(fēng)壓為14500Pa。4)風(fēng)機(jī)選型結(jié)果序號(hào)名稱符號(hào)單位方案1方案21設(shè)計(jì)流量qvm3/h54.054.02設(shè)計(jì)全壓ptP計(jì)轉(zhuǎn)速nr/min9909904濕空氣標(biāo)準(zhǔn)密度ρ0kg/m31.28581.28585風(fēng)機(jī)入口靜壓Pst1Pa-600-6006風(fēng)機(jī)入口絕對壓力P1Pa1006001006007設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)入口介質(zhì)密度ρ1kg/m31.21.28壓縮修正系數(shù)kp0.952340.952349比轉(zhuǎn)速ns31.6431.6410選擇風(fēng)機(jī)型式G6-34G5-2911流量系數(shù)φ0.07550.0558312壓力系數(shù)ψ0.640.521513功率系數(shù)λ0.06050.03914風(fēng)機(jī)內(nèi)效率ηin%82.585.815風(fēng)機(jī)直徑D2qm2.5772.87516風(fēng)機(jī)直徑D2pm2.5872.86617選定風(fēng)機(jī)直徑D2m2.62.918計(jì)算風(fēng)機(jī)流量q1m3/h55.45655.4319計(jì)算風(fēng)機(jī)全壓pt0Pa139501414120壓縮修正系數(shù)kp0.951970.9513321實(shí)際產(chǎn)生全壓ptPa146531486522需電機(jī)功率Pdkw11631295.4從上表計(jì)算結(jié)果看，選用G6-34№26D型風(fēng)機(jī)代替G9-36№24D型風(fēng)機(jī)比較合理。該型風(fēng)機(jī)是熱工院研制出的高效板型后彎葉片風(fēng)機(jī)，具有效率高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低的特點(diǎn)。其直徑雖由2.4m增加到2.6m，但因葉輪窄葉輪重量反比原葉輪輕。其基礎(chǔ)、軸承、電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)組不需更換。只需更換葉輪、機(jī)殼和集流器三件。

另外，由于新風(fēng)機(jī)機(jī)殼較窄，需在進(jìn)口調(diào)節(jié)門后加180mm的短圓管。風(fēng)機(jī)出口也需換一過度段以彌補(bǔ)機(jī)殼變窄及出口中心與出口管段中心的不一致。5)其它改造措施為防止中心渦流進(jìn)入葉輪，引發(fā)風(fēng)機(jī)氣流壓力的較大波動(dòng)，激發(fā)風(fēng)機(jī)機(jī)殼及出口管道的大振動(dòng)，風(fēng)機(jī)改造時(shí)在軸向進(jìn)口調(diào)節(jié)門后加裝一圖示的反渦流裝置。

為降低風(fēng)機(jī)噪聲，采用雙層機(jī)殼，并在兩層機(jī)殼中間充填NOVIPET環(huán)保吸音隔熱綿。在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口管道外敷設(shè)同樣吸音材料。6)改造結(jié)果改造前后熱態(tài)運(yùn)行性能試驗(yàn)結(jié)果見下表和下圖序號(hào)項(xiàng)目單位改造前改造后№1№2№1№21機(jī)組負(fù)荷MW3503492鍋爐蒸發(fā)量kg/s302.5299.03表盤擋板開度％44421001004風(fēng)機(jī)電流A115.0109.2102.398.35實(shí)測風(fēng)機(jī)流量m3/s50.546.956.355.46實(shí)測風(fēng)機(jī)壓力Pa12250.412088.513384.913507.97介質(zhì)密度m3/kg1.15711.16301.24961.23918風(fēng)機(jī)耗功kW960.0957.8856.3847.29風(fēng)機(jī)效率％66.6261.4285.8085.8210效率平均提高值％22.4211節(jié)能量（改后條件下）ｋW353.6312換算到設(shè)計(jì)條件下ρ=1.2m3/kg13風(fēng)機(jī)壓力Pa12589.213130.714風(fēng)機(jī)流量m3/s97.33111.7轉(zhuǎn)速n=990r/min介質(zhì)密度ρ=1.2kg/m335.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0020253035404550556065707580流量q

效率η×10F壓力pFkPa7)結(jié)論通過對G9-36№24D型風(fēng)機(jī)綜合改造為G6-34№26D型風(fēng)機(jī)后，當(dāng)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率由原64%提高到85%。在一次風(fēng)系統(tǒng)阻力和風(fēng)量均有所增加的情況下，風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流還下降了11A-13A，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)耗功下降214kW以上。一次風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象徹底消除；管道振動(dòng)和噪音有顯著降低，改造效果滿意。(2)某電廠一臺(tái)1004t/h媒粉鍋爐兩臺(tái)靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)改造。項(xiàng)目單位數(shù)值型號(hào)/AN30e6工況/BMCR工況TB工況風(fēng)壓Pa38954868比壓能Nm/kg48996347風(fēng)量m3/h(m3/s)1004400(279)1185480(329.3)靜葉調(diào)整范圍/-75°～﹢30°介質(zhì)溫度℃120120.6介質(zhì)密度kg/m30.7950.767風(fēng)機(jī)軸功率kW12781880風(fēng)機(jī)效率﹪86.887電機(jī)型號(hào)/YFKK800－8電機(jī)功率kW2240該引風(fēng)機(jī)自投運(yùn)以后，一直存存電耗高的問題，由熱工院對該型引風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱態(tài)運(yùn)行性能試驗(yàn)的結(jié)果示于下圖從上圖可見，該型風(fēng)機(jī)與與鍋爐煙氣系統(tǒng)極不匹配，風(fēng)機(jī)出力富裕量過大。在機(jī)組滿負(fù)荷（335MW）時(shí)，平均每臺(tái)引風(fēng)機(jī)風(fēng)量為274.4m3/s，風(fēng)壓2619Pa。分別為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況（TB）的1.2倍和1.86倍造成兩臺(tái)風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)門開度在45%(調(diào)節(jié)葉片角度在-30°)以下運(yùn)行。因而運(yùn)行效率低，電耗高。對此風(fēng)機(jī)，熱工院提出了兩個(gè)改方案進(jìn)行比較。一是改變頻調(diào)節(jié)，二是將電機(jī)轉(zhuǎn)速由740r/min降至596r/min，同時(shí)更換風(fēng)機(jī)葉輪，將葉片數(shù)由19片降至13片、變成AN30e6(V13+4)型風(fēng)機(jī)AN30e6(V19+4)型風(fēng)機(jī)采用變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后，其風(fēng)機(jī)性能如下圖所示。由圖5可見，當(dāng)采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率有很大提高，其節(jié)電量計(jì)算如下表名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源工況1工況2工況3工況4機(jī)組負(fù)荷EMW控制室顯示值335290240190風(fēng)機(jī)煙氣量qvM3/s實(shí)際測量值274．4237.4217,85181.1風(fēng)機(jī)壓力pFPa實(shí)際測量值2619211517521122.1風(fēng)機(jī)空氣功率PukWPU=qv*pF/1000718．6502.2381,7203.2定速風(fēng)機(jī)葉輪效率ηR%查圖83.776.061.036.5變速風(fēng)機(jī)葉輪效率ηrb%查圖86.486.586.7586.5定速風(fēng)機(jī)軸效率ηa%ηa=0.98*ηR82．074.4859.835.8變速風(fēng)機(jī)軸效率ηab%ηab=0.98*ηRb84.6784.7785.0284.77變頻器效率ηb%變頻器廠提供959595.095電機(jī)效率ηe%假設(shè)949494.094定速電機(jī)輸入功率PtkWPt=Pu/ηa/ηe932.3717.3679.0603.8變速電機(jī)輸入功率PtbkWPtb=Pu/ηab/ηe/ηb950.46663.4502.5268.4年運(yùn)行小時(shí)Hh電廠提供2400120024001200定速運(yùn)行年耗電量NMWhN=Pt*H2237.5860.81629.6724.6變速運(yùn)行年耗電量NbMWhNB=PTb*H2281.1796.11206.0322.0定速年總耗電量NeMWhNe=∑N5452.5變速年總耗電量NebMWhNeb=∑Nb4605.2用變頻年總節(jié)電量NJkWhNJ=Ne-Neb847300從表2可見，該風(fēng)機(jī)改變頻調(diào)速的節(jié)電率可達(dá)15%，若按0.212/kWh的電價(jià)計(jì)算，一年只能節(jié)約17.96萬元。而要加裝2240kW的高壓變頻裝置系統(tǒng)，卻需250萬元以上。不計(jì)投資利息也需14年才能回收改造成本。因此，此方案不宜采用。該風(fēng)機(jī)雖然出力過大，與系統(tǒng)特性極不匹配。但采用變頻調(diào)速經(jīng)濟(jì)上仍不合算。究其原因：一是該型風(fēng)機(jī)為靜葉調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)性能較好，因此在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，原風(fēng)機(jī)效率與變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)效率相差很小，加上變頻器自身的損耗，反而多耗電；二是低負(fù)荷變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)效率雖比定速運(yùn)行高出很多(190MW負(fù)荷高出50個(gè)百分點(diǎn))，但低負(fù)荷時(shí)風(fēng)機(jī)空氣功率大大減小，節(jié)電量有限；三是變頻裝置價(jià)格過于昂貴，節(jié)電量雖大，但靠節(jié)電量不足以償還初投資。AN30e6(V19+4)型引風(fēng)機(jī)降速并將葉輪更換為

AN30e6(V13+4)型風(fēng)機(jī)葉輪后，其性能曲線示于圖6。由圖6可見，該引風(fēng)機(jī)在596r/min轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，完全可以滿足引風(fēng)機(jī)在BMCR工況下的需要，因此，決定將原746r/min的引風(fēng)機(jī)電機(jī)改造為具有746r/min和596r/min兩種轉(zhuǎn)速的雙速電機(jī)，并更換葉輪。當(dāng)電機(jī)在低速596r/min運(yùn)行時(shí)，電機(jī)功率為1400kw，對應(yīng)風(fēng)機(jī)最大軸功率仍有1.6倍的安全系數(shù)，完全滿足電動(dòng)機(jī)功率的選型要求。并且由于電機(jī)基礎(chǔ)保持不變，減小了很大工作量。按圖6可得改造后的風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，節(jié)電計(jì)算見表。名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源工況1工況2工況3工況4機(jī)組負(fù)荷EMW控制室顯示值335290240190風(fēng)機(jī)煙氣量qvM3/s實(shí)際測量值274．4237.45217.85181.1風(fēng)機(jī)壓力pFPa實(shí)際測量值2619211517521122.1風(fēng)機(jī)空氣功率PukWPU=qv*pF/1000718．65502.2381.7203.2風(fēng)機(jī)葉輪效率ηR%查圖48786.58566.0風(fēng)機(jī)軸效率ηa%ηa=0.98*ηR85.2684.7783.364.68電機(jī)效率ηe%假設(shè)94949494電機(jī)輸入功率PtkWPt=Pu/ηa/ηe896.7630.2487.5334.2年運(yùn)行小時(shí)Hh電廠提供2400120024001200年耗電量NMWhN=Pt*H2152.1756.241169.9401.0年總耗電量NeMWhNe=∑N4479.2改前牟總耗電量NeMWh查表25452.5年總節(jié)電量NJkWhNJ=Ne-Neb973300從上表可見，改造后的風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率與變頻改造的風(fēng)機(jī)效率相當(dāng)。但由于沒有變頻裝置自身的損耗，其節(jié)電量比改變頻還多。葉輪改造后，實(shí)測335MW、290MW和240MW三工況的風(fēng)機(jī)運(yùn)行軸效率分別達(dá)到由85.8%、83%和77.5%。實(shí)測三工況電動(dòng)機(jī)輸入功率分別為885kW、637kW和532kW。與表3的計(jì)算值基本吻合。一臺(tái)風(fēng)機(jī)的改造成本為42萬元(電機(jī)改雙速20萬元，更換新葉輪22萬元)。按實(shí)測風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗功計(jì)算，改后一臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)電量為973300kWh，按0.212元/kWh的電價(jià)計(jì)算，一年節(jié)約20.6萬元，約二年可回收成本。結(jié)論引風(fēng)機(jī)通過降速和葉輪改造后，風(fēng)機(jī)裕量過大的問題已解決，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率大幅度提高，由改前的58.5%提高到84.1%，節(jié)電效果十分顯著。風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，噪音明顯下降。達(dá)到了節(jié)能降耗目的。五電站軸流式風(fēng)機(jī)的失速(喘振)與防治5.1軸流風(fēng)機(jī)的失速與喘振現(xiàn)象軸流式風(fēng)機(jī)當(dāng)調(diào)節(jié)葉片(動(dòng)葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)為動(dòng)葉片，靜葉調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)為入口調(diào)節(jié)葉片)角度固定在某一位置時(shí)，在正常工作區(qū)域內(nèi)，風(fēng)機(jī)的壓力隨風(fēng)機(jī)流量的減小而增加，當(dāng)流量減小到某一值時(shí)壓力達(dá)到最大、當(dāng)流量進(jìn)一步減小時(shí)，風(fēng)機(jī)壓力和運(yùn)行電流突然降低，振動(dòng)和噪音增大，這一現(xiàn)象被稱為風(fēng)機(jī)失速。風(fēng)機(jī)失速后有兩種不同表現(xiàn)：一是風(fēng)機(jī)仍能穩(wěn)定運(yùn)行，即壓力、風(fēng)量、電流保持相對穩(wěn)定，但噪音增加；風(fēng)機(jī)及其進(jìn)、出口氣流壓力承呈周期性脈動(dòng)；風(fēng)機(jī)振動(dòng)常常比正常運(yùn)行高。這種現(xiàn)象稱之為旋轉(zhuǎn)失速。另一是風(fēng)機(jī)即壓力、風(fēng)量、電流大幅度波動(dòng)，噪音異常之大，風(fēng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)機(jī)可能很快遭受毀滅性損壞，這種現(xiàn)象稱之為喘振。5.2失速喘振機(jī)理軸流風(fēng)機(jī)是據(jù)機(jī)翼理論進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)的，葉型上的壓升取決于翼型的升力，而翼型的升力除與翼型的形狀有關(guān)外，主要取決于沖角α，當(dāng)葉型確定后，翼型的升力隨著沖角的增加開始成正比的增長，直到臨界沖角值αk時(shí)壓力達(dá)到最大值。若沖角繼續(xù)增大，升力會(huì)突然下降。這是由于氣流氣流突然脫離葉型的凸面(吸力面)，產(chǎn)生很大旋渦所致。見圖1。圖1機(jī)翼失速原理圖5.3軸流風(fēng)機(jī)壓力特性曲線的由來軸流風(fēng)機(jī)壓力特性為馬鞍形狀。這是因?yàn)檩S流風(fēng)機(jī)的壓力遵循機(jī)翼升力理論的緣故。如圖2所示。軸流式風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片的沖角隨流量的減小而增大。圖2軸流風(fēng)機(jī)壓力特性形成機(jī)理5.4軸流風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速

由于軸流風(fēng)機(jī)葉柵中各葉片的形線總是有些差異，安裝角度也不可能完全一致。因此，一般不是所有葉片都同時(shí)失速，而是一個(gè)或多個(gè)葉片組成的一個(gè)或多個(gè)失速區(qū)先失速。且失速區(qū)不是靜止不動(dòng)的，而是沿著葉片移動(dòng)，如圖3所示。圖3軸流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速原理如圖3所示，若葉片2、3或4失速，則在這些葉片間的空氣流動(dòng)減少或完全停止。隨之造成在這些區(qū)域里沒有壓升，這會(huì)造成向風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口測的逆向流。從而在這些葉片的周圍形成一個(gè)氣流變化很大的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域就是圖上的陰影區(qū)。葉片5在進(jìn)入這區(qū)域后沖角α將增加，隨之葉片失速。相反葉片2的α角將減少，這樣會(huì)造成這個(gè)葉片脫離失速。這種現(xiàn)象稱之為旋轉(zhuǎn)失速。由于失速區(qū)在葉輪內(nèi)環(huán)繞移動(dòng)的速度總是小于葉片的移動(dòng)速度，因而相對于定子來說，失速區(qū)的移動(dòng)方向與風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相同。由于失速區(qū)的不穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)也不穩(wěn)定，可能在圖2中的c和c，間移動(dòng)。如果流量繼續(xù)減小，則失速區(qū)將增加，直到所有葉片頂部都失速，風(fēng)機(jī)運(yùn)行在圖2中的D點(diǎn)。如果流量再繼續(xù)減少，那么失速區(qū)的徑向范圍將增加(即失速區(qū)從葉片頂部向根部發(fā)展)，直到全部葉片都失速時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行在0流量的E點(diǎn)。5.5失速的危害1)失速可導(dǎo)至風(fēng)機(jī)損壞由上可知軸流風(fēng)機(jī)失速后，通常表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)失速。由于旋轉(zhuǎn)失速使風(fēng)機(jī)各葉片受到周期性力的作用，若風(fēng)機(jī)在失速區(qū)內(nèi)運(yùn)行相當(dāng)長的時(shí)間(或失速頻率與葉片自振頻率相當(dāng)時(shí)的短時(shí)間內(nèi))，會(huì)造成葉片斷裂，葉輪的其它機(jī)械元件也可能會(huì)損害。2)失速可能導(dǎo)至喘振若管道系統(tǒng)的容積與阻力適當(dāng)，在風(fēng)機(jī)發(fā)生失速壓力降低時(shí)，出口管道內(nèi)的壓力會(huì)高于風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓力而使氣流發(fā)生倒流，同時(shí)管道內(nèi)壓力迅速降低，風(fēng)機(jī)又向管道輸送氣體，但因流量小風(fēng)機(jī)又失速，氣流又倒流。這種現(xiàn)象循環(huán)發(fā)生，稱為喘振。伴隨喘振的發(fā)生，風(fēng)機(jī)電流也大幅度波動(dòng)，噪聲驚人。風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的破壞性很大，可在很短時(shí)間內(nèi)損壞風(fēng)機(jī)，必須立即停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行?？梢?，失速與喘振是兩個(gè)不同概念。失速是喘振的必要條件，但不是充分條件。3)失速可能造成并列運(yùn)行風(fēng)機(jī)間相互“搶風(fēng)”給發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行帶來威脅。兩臺(tái)并列運(yùn)行的風(fēng)機(jī)中的一臺(tái)發(fā)生失速后，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)間可能出現(xiàn)相互“搶風(fēng)”現(xiàn)象而無法并列運(yùn)行；或雖兩臺(tái)風(fēng)機(jī)能并列運(yùn)行，但兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的總出力可能達(dá)不到需要值而影響其帶負(fù)荷能力。5.6軸流風(fēng)機(jī)的失速報(bào)警裝置由于軸流風(fēng)機(jī)的失速區(qū)域大，當(dāng)風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)，或所在風(fēng)(煙)系統(tǒng)阻力增加較多和漏風(fēng)變化較大時(shí)，很可能落入風(fēng)機(jī)失速區(qū)運(yùn)行。為保護(hù)風(fēng)機(jī)自身安全，目前電站軸流式風(fēng)機(jī)的制造廠都配有失速報(bào)警保護(hù)裝置。當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)生失速時(shí)，讓運(yùn)行人員及時(shí)知曉，并立即進(jìn)行調(diào)整，避免長期在失速狀態(tài)下運(yùn)行。圖4NOVENCO失速報(bào)警裝置圖5失速探針壓力的圖6TLT失速報(bào)警裝置圖7KKK靜調(diào)軸流風(fēng)機(jī)失速報(bào)警裝置(5000Pa報(bào)警)5.7運(yùn)行中如何判斷風(fēng)機(jī)失速安裝有失速報(bào)警保護(hù)裝置的風(fēng)機(jī)，應(yīng)保持其管路暢通，裝置動(dòng)作準(zhǔn)確。若該裝置失靈，戓未裝失速報(bào)警裝置，則2)在運(yùn)行調(diào)整過程中，若發(fā)現(xiàn)一臺(tái)風(fēng)機(jī)的電流、壓力有突然大輻度的變化，則該風(fēng)機(jī)失速；3)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，并未進(jìn)行調(diào)節(jié)而一臺(tái)風(fēng)機(jī)的電流等參數(shù)突然大幅度降低，則該風(fēng)機(jī)失速。4)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的開度和電流應(yīng)基本相同，若未進(jìn)行調(diào)整操作，而兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的電流卻相差較大，且調(diào)整電流小的風(fēng)機(jī)出力不起作用，則該風(fēng)機(jī)失速。5.8如何防止軸流風(fēng)機(jī)的失速風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)留足失速裕量；按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T468-2004《電站鍋爐風(fēng)機(jī)選型和使用導(dǎo)則》規(guī)定，軸流風(fēng)機(jī)的失速安全系數(shù)k>1.3。

K=pk/p(q/qk)2式中：p、q為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的壓力和流量。

pk、qk為對應(yīng)致計(jì)點(diǎn)風(fēng)機(jī)開度下的失速界線點(diǎn)壓力和流量。在軸流風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口之間加旁路再循環(huán)風(fēng)(煙)道；當(dāng)風(fēng)機(jī)失速時(shí)，打開旁路風(fēng)道門，使一部分風(fēng)(煙)量從風(fēng)機(jī)出口流向風(fēng)機(jī)入口，即使一部分風(fēng)(煙)量在風(fēng)機(jī)內(nèi)循環(huán)，以增加風(fēng)機(jī)的風(fēng)(煙)量，使風(fēng)機(jī)脫離失速區(qū)運(yùn)行。但這增加了風(fēng)機(jī)的耗功，是很不經(jīng)濟(jì)的。加裝防失速裝置為消除軸流風(fēng)機(jī)的失速，多年來學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)工作，并提出了一些能把失速區(qū)向小風(fēng)量方向推移，戓者把壓力曲線上的波谷減弱直到完全消除的辦法。但戓因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，戓因?qū)︼L(fēng)機(jī)效率影響大，或噪音問題而未能得到廣泛應(yīng)用。直到1974年原蘇聯(lián)伊萬諾夫提出了一種簡單有效的裝置—空氣分流器來消除旋轉(zhuǎn)失速，并在礦井局扇上獲得廣泛應(yīng)用。取得了美、英、法、原西德、印度、丹麥等多國專利后，在軸流風(fēng)機(jī)上加裝防失速裝置才在靜調(diào)軸流風(fēng)機(jī)上得到較廣泛使用。如德國kkk公司的KSE、我國淮南煤碳學(xué)院和西安熱工院均成功地設(shè)計(jì)出了類似的防失速裝置并分別應(yīng)用到礦井和電站軸流風(fēng)機(jī)上。下面以西安熱工院開發(fā)的該型防失速裝置

為例進(jìn)行介紹當(dāng)葉片表面發(fā)生邊界層分離阻塞流道時(shí)，葉輪葉片進(jìn)口處壓力升高，其擾動(dòng)氣流將進(jìn)入裝置的環(huán)形通道，并在環(huán)形通道內(nèi)導(dǎo)葉的作用下消除旋轉(zhuǎn)，再無干擾的引回葉輪前的的主氣流中。從而防止失速擴(kuò)展，達(dá)到大大縮小軸風(fēng)機(jī)失速區(qū)域的目的。圖7加裝防失速裝置的軸流風(fēng)機(jī)示意圖圖8軸流風(fēng)機(jī)防失速裝置圖9軸流風(fēng)機(jī)有無防失速裝置性能曲線比較5.9防止運(yùn)行中軸流風(fēng)機(jī)失速措施1)運(yùn)行人員應(yīng)了解風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)的阻力構(gòu)成，特別是那些阻力較大又易于堵塞的設(shè)備（如預(yù)熱器、暖風(fēng)器、消聲器等）的正常阻力范圍。2)在實(shí)際運(yùn)行中若這些設(shè)備阻力超出了范圍可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)失速時(shí)，應(yīng)控制該風(fēng)機(jī)的出力，并及時(shí)采取措施消除堵塞。3)加裝風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)監(jiān)視裝置，使運(yùn)行人員能看見風(fēng)機(jī)運(yùn)行在性能曲線上的位置。六、電站風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速應(yīng)注意的問題電站鍋爐風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速是較理想的節(jié)能措施，過去受價(jià)格、可靠性以及容量等因素的限制，在電站鍋爐風(fēng)機(jī)上未能得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著電力電子器件、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，大容量高壓變頻器的逐步完善，變頻器的價(jià)格不斷下降，可靠性不斷增強(qiáng)，高壓大容量變頻器已經(jīng)在我國電站鍋爐風(fēng)機(jī)上形成推廣趨勢。但應(yīng)注意以下問題。

6.1在所選風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配的前提下，再選變速調(diào)節(jié)裝置；6.2變頻器設(shè)備本身的可靠性

變頻器是一個(gè)復(fù)雜的大功率電力電子裝置，變頻器存在著本身故障或被外界因素誘發(fā)跳閘的問題。因此選擇變頻器一定要慎重，必須選擇經(jīng)實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)，可靠性指標(biāo)可接受的變頻器廠家生產(chǎn)的品牌變頻器。6.3可靠和適用的自動(dòng)切換系統(tǒng)由于變頻器本身故障或或被外界因素誘發(fā)跳閘而導(dǎo)致鍋爐爐膛滅火或降低機(jī)組出力的情況并不鮮見。完全依賴變頻器本身提高可靠性來保證機(jī)組的安全運(yùn)行還不現(xiàn)實(shí)。因此如何使變頻器跳閘后既能自動(dòng)恢復(fù)風(fēng)機(jī)工頻供電而又能保持發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況穩(wěn)定的措施非常重要。當(dāng)變頻器故障或其它原因引起變頻器跳閘時(shí)能自動(dòng)將風(fēng)機(jī)電機(jī)切換至工頻下運(yùn)行，且更重要的是在切換過程中能保恃風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量相對穩(wěn)定，以保恃鍋爐燃燒穩(wěn)定。

我院在上世紀(jì)90年代初就已經(jīng)開發(fā)出滿足鍋爐風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速自動(dòng)切換要求的自動(dòng)切換裝置，現(xiàn)在電廠均配有先進(jìn)的DCS系統(tǒng)，更易實(shí)現(xiàn)此種切換功能。6.3.1問題的提出由于變頻器是一個(gè)復(fù)雜的大功率電力電子裝置，要想達(dá)到目前工頻運(yùn)行方式下的可靠性還有一段差距，就目前運(yùn)行情況看，變頻器都多多少少出現(xiàn)過變頻器本身故障或或被外界因素誘發(fā)跳閘的情況。對此有兩種做法：

一是當(dāng)變頻器跳閘時(shí)，對應(yīng)風(fēng)機(jī)也停運(yùn)(入口調(diào)節(jié)門全關(guān))，機(jī)組自動(dòng)進(jìn)入RB方式運(yùn)行。然后將風(fēng)機(jī)切換到工頻電網(wǎng)，重新啟動(dòng)該臺(tái)風(fēng)機(jī)，用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)至到機(jī)組帶到變頻器跳閘前的負(fù)荷。這不但要求機(jī)組進(jìn)入RB工況可靠，且要損失發(fā)電量。另一做法是：當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，拖動(dòng)電機(jī)自動(dòng)切換到工頻電網(wǎng)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。但是當(dāng)風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，其調(diào)節(jié)門處于全開位置，低于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。若將風(fēng)機(jī)從調(diào)速運(yùn)行突然改變?yōu)轭~定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，則轉(zhuǎn)速會(huì)突然增大，尤其是當(dāng)調(diào)速范圍較大時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量會(huì)突然增大很多，若送風(fēng)機(jī)變頻器故障，將使?fàn)t膛處于正壓；若引風(fēng)機(jī)變頻器故障，將使?fàn)t膛負(fù)壓突熱然增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爐膛滅火，MFT動(dòng)作而停機(jī)。因此，為解決電站鍋爐風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速后機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行問題，需解決兩個(gè)問題：一是自動(dòng)切換如何實(shí)現(xiàn)；二是切換過程中如何使風(fēng)量變化幅度最小，以滿足鍋爐穩(wěn)定燃燒的需要。這就需設(shè)計(jì)變頻器自動(dòng)切換系統(tǒng)來解決。6.3.2對自動(dòng)切換系統(tǒng)的基本技術(shù)要求鍋爐風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速自動(dòng)切換系統(tǒng)必須滿足：當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)將電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切換至工頻電網(wǎng)，使風(fēng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，同時(shí)風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)門自動(dòng)關(guān)小調(diào)節(jié)風(fēng)量，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定當(dāng)變頻器故障排除后，可在運(yùn)行中將風(fēng)機(jī)從定速運(yùn)行切換至調(diào)速運(yùn)行；同一電動(dòng)機(jī)的定速、變速運(yùn)行開關(guān)要相互閉鎖。即變速運(yùn)行時(shí)，定速合不上；反之亦然；當(dāng)電動(dòng)機(jī)由變頻器向工頻電網(wǎng)切換時(shí)，定速運(yùn)行開關(guān)需延時(shí)數(shù)秒后再合閘，以免電動(dòng)機(jī)剩磁電壓與電網(wǎng)電壓疊加，造成電機(jī)過電壓。6.3.3切換系統(tǒng)原理

為實(shí)現(xiàn)上述要求，需對原電器系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)進(jìn)行改造。下面以吸風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行簡要說明。自動(dòng)切換系統(tǒng)原理圖如下。(1)變頻器除設(shè)進(jìn)、出口開關(guān)外，心須設(shè)旁路開關(guān)。其電氣聯(lián)鎖及操作基本原則如下(具體實(shí)施應(yīng)據(jù)電廠實(shí)際情況而定)：變頻器入口開關(guān)、旁路開關(guān)分別設(shè)操作保險(xiǎn)，用同一個(gè)事故按鈕的兩對不同接點(diǎn)同時(shí)跳入口開關(guān)和旁路開關(guān)。出口開關(guān)不設(shè)事故按鈕；變頻器故障時(shí)，變頻器柜內(nèi)提供一組干接點(diǎn)直接跳變頻器入口開關(guān)，由電氣聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)；變頻器出口開關(guān)和旁路開關(guān)互相閉鎖，不準(zhǔn)同時(shí)合入，由電氣聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)。(2)熱工聯(lián)鎖及操作原則：1)變頻器啟動(dòng)條件：a）變頻器入口開關(guān)已合；b）變頻器出口開關(guān)已合；c）變頻器柜內(nèi)“允許啟動(dòng)”信號(hào)有效；d）變頻器柜上轉(zhuǎn)速指令在“遠(yuǎn)方”位置。2)變頻器出口開關(guān)和旁路開關(guān)互相閉鎖，不能同時(shí)合入。3)變頻器出口開關(guān)“合閘“的條件：a）變頻器旁路開關(guān)在“斷開”位置；b）變頻器在“停止”狀態(tài)。4)變頻器運(yùn)行時(shí)，變頻器出口開關(guān)禁止“斷開”；變頻器出口開關(guān)“斷開“的條件是變頻器在“停止”狀態(tài)。5)變頻器旁路開關(guān)“合閘”的條件是變頻器出口開關(guān)在“斷開”位置。6)“變頻器故障”時(shí)；同時(shí)跳變頻器入口開關(guān)和出口開關(guān)；同時(shí)要求有事故報(bào)警；7)“變頻器回路跳閘”：是指變頻器故障或變頻器入口開關(guān)、出口開關(guān)任一跳閘視為“變頻器回路跳閘”。當(dāng)發(fā)出“變頻器回路跳閘”，且“電機(jī)故障”報(bào)警信號(hào)不發(fā)出時(shí)：a）吸風(fēng)檔板自動(dòng)關(guān)至一定位置（位置在調(diào)節(jié)門自動(dòng)調(diào)整問題中說明）；b）經(jīng)一定延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間現(xiàn)場調(diào)試確定），自動(dòng)合入旁路開關(guān)，吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)“工頻”運(yùn)行，爐膛負(fù)壓由DCS操作吸風(fēng)檔板進(jìn)行調(diào)節(jié)。8)吸風(fēng)機(jī)跳閘”：是指變頻器回路和旁路開關(guān)均跳閘視為“甲吸風(fēng)機(jī)跳閘”?！半姍C(jī)故障”報(bào)警信號(hào)發(fā)出，跳入口開關(guān)，跳出口開關(guān)，旁路開關(guān)不自動(dòng)合入；吸風(fēng)機(jī)擋板自動(dòng)全關(guān)；10)鍋爐原有聯(lián)鎖邏輯、鍋爐保護(hù)邏輯不變；聯(lián)鎖、保護(hù)動(dòng)作考慮適當(dāng)延時(shí)；11)爐膛負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)增加變頻器調(diào)速為調(diào)節(jié)手段的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；12)鍋爐保留吸風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門遠(yuǎn)方操作功能，正常使用時(shí)為全開狀態(tài)；(3)調(diào)節(jié)門自動(dòng)調(diào)整問題轉(zhuǎn)速給定信號(hào)與風(fēng)量是線性關(guān)系，但調(diào)節(jié)門開度與風(fēng)機(jī)風(fēng)量則是非線性關(guān)系。因此，當(dāng)變頻器跳閘時(shí)，DCS系統(tǒng)要用當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)控制風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門開度，還需要根據(jù)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門開度與流量的關(guān)系曲線變換輸入至風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門執(zhí)行器的給定信號(hào)，方能使自動(dòng)切換前后的風(fēng)量相等。調(diào)節(jié)門開度與風(fēng)機(jī)風(fēng)量的關(guān)系曲線需在現(xiàn)場試驗(yàn)測定。另一辦法是：直接在現(xiàn)場測量風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門開度與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，將其輸入DCS系統(tǒng)內(nèi)，則當(dāng)變頻器跳閘時(shí)，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門可實(shí)現(xiàn)根據(jù)跳閘前變頻器的轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)到需要的位置，保證切換前后的風(fēng)量相等。(4)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門動(dòng)作速度問題在風(fēng)機(jī)變頻改造中，風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)門的動(dòng)作速度對鍋爐的影響很重要，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)。前面己提到，為防止電機(jī)過電壓，從變頻器故障到旁路開關(guān)合閘需設(shè)延時(shí)時(shí)間，電機(jī)進(jìn)入全速運(yùn)轉(zhuǎn)還需幾秒時(shí)間(視當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)速和電機(jī)功率富裕量大小而定)，為了抵消由于電機(jī)速度增加而帶來的風(fēng)量增加，調(diào)節(jié)門應(yīng)在幾乎相同的時(shí)間內(nèi)關(guān)到預(yù)定位置。因此要求調(diào)節(jié)門的動(dòng)作速度要快些為好。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)檔板的故障時(shí)快速動(dòng)作和非變速運(yùn)行時(shí)調(diào)整操作的穩(wěn)定，對風(fēng)機(jī)檔板執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的要求是故障狀態(tài)時(shí)動(dòng)作速度快，正常操作時(shí)動(dòng)作速度慢，以符合運(yùn)行人員的調(diào)整要求。為此最好選擇雙速的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，變頻器投入運(yùn)行時(shí)，置于快速擋。也可只用單速執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)作速度宜快些，但不可過快，以免引起控制系統(tǒng)振蕩。(5)關(guān)于DCS系統(tǒng)的改造

據(jù)我院自控專業(yè)人員介紹，只要將邏輯關(guān)系搞清楚，DCS系統(tǒng)容易滿足變頻器改造的要求，實(shí)現(xiàn)并不難。下面是一實(shí)例：某電廠一臺(tái)鍋爐兩臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)靜葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)自今年5月改為變頻調(diào)速后，四臺(tái)變頻器各發(fā)生一次故障跳閘，其中兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)切換至工頻運(yùn)行，且切換過程爐膛負(fù)壓波動(dòng)很小，切換過程十分平穩(wěn)，未影響機(jī)阻的負(fù)荷和穩(wěn)定運(yùn)行。而兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)均因變頻器故障時(shí)頂?shù)袅松霞?jí)(6kV)開關(guān)而自動(dòng)切換失敗，一次是在機(jī)組啟動(dòng)過程中未對鍋爐和機(jī)組帶來擴(kuò)大性影響，檢查后手動(dòng)合上總開關(guān)在工頻電源下啟動(dòng)風(fēng)機(jī)并列成功。而另一次則造成機(jī)組RB工況，但也順利恢復(fù)了雙一次風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行。一次風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換失敗原因電廠正在分析查找，據(jù)說可能與變頻器電源接入位置有關(guān)，但機(jī)組一直在運(yùn)行，無法實(shí)施改進(jìn)措施。以上說明了自動(dòng)切換系統(tǒng)對保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要性，從引風(fēng)機(jī)的成功自動(dòng)切換也說明：

仔細(xì)設(shè)計(jì)自動(dòng)切換系統(tǒng)是可行的。6.4風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速運(yùn)行后自身的安全可靠