表 2 引风机定速运 行时参数
名称
符号 单位 计算公式或来源 工况 1 工况 2 工况 3
机组负荷 风机烟气量 定速风机比压能 烟气密度
E MW qv m3/s Y J /kg
kg /m 3
实测 理论值
查图 估计
600 450 300 378. 7 290. 4 209. 4 4 100 2 700 1 600 0. 88 0. 90 0. 92
3) 异步电机在启动 时电流一般可达到电动机额 定电流的 6~ 8倍, 对电网冲击较大, 并影响电动机的 使用寿命.
4) 风机在低风量区存在 马鞍 型曲线, 风机并联
收稿日期: 2009- 10- 20 作者简介: 于德营 ( 1971- ) , 男, 河北沧州人, 工程师.
容易出现 抢风 的问题, 给 锅炉的安全运行带来隐 患.
3 608 /1 000= 1366 3 kW, 式中, qv 为烟气的流量, m3 / s; p 为风机全压, P a.
4) 定速风机轴功率. a = 0 98 R = 80 36% , 式 中, c 为电动机传动效率, 取 0 98; R 为电动机传动 效率, 由 引风 机 性能 曲 线可 以查 得, 定速 风 机效 率
计得到, 实际工况点位置为: 比压能 Y = 4 100 N m /kg, 风机效率为 82% , 估算烟气密度为 0. 88 kg /m3.
2) 风机全压. p = Y = 3 608 P a, 式中, Y 为比压 能, N m / kg; 为烟气密度, kg /m3.
3) 风机 有 效 功率. P u = qv p /1 000 = 378 8
由公式可以看出, 要保证风机的安全稳定运行, 必 须保证风机转速在最低限制转速以上. 因此风机变频 调速范围不应过低, 在软启动过程中应尽快使风机转 速超过最低转速.
此外, 风机运行在低速时还容易产生 1 /2转速的 涡动、油膜共振等问题, 因此应在调速范 围中予以考 虑, 以避免或减小振动问题.
3 引风机变频调速系统容量选择
4 引风机调速范围估算
4. 1 风机运行的条件
因为电厂引风机为静叶可调的高效风机, 静叶调 节效率远高于风门挡板调节方式, 所以挡板节流调节
的计算公式已经不适用了, 必须考虑实际运行的负荷
率和实际风机的运行效率. 同时风机运行必须满足以 下 2个条件:
1) 风量条件. 不论风机如何改造, 都要保证在同
摘 要: 介绍了沧东电厂锅炉引风机的运行现状, 针对其运行效率不高、耗电量较大的问题, 在查找 原因的基 础上, 提 出
了采用变频技术进行节能改造的方案. 同 时对改 造方案 的可行 性进行 了技术 经济分析, 对 改造后 的经济 效益进 行了 计
算, 并对方案提出了具体的建议.
关键词: 引风机; 变频; 可靠性; 经济性
一负荷时风机提供的风量不变.
2) 风压条件. 对负压炉膛的锅炉来说, 正常运行 时, 引风机的压力主要用于克服烟道子系统的阻力, 炉
膛只维持一个数值很小的正常负压. 但是在引风机风
量随风机转速成一次方下降时, 引风机的风压则随转 速成二次方下降, 可见风压下降的速度远高于风量, 因
此必须保证风压在允许的范围内运行.
7) 结 果 分 析. 误 差 为 e = ( P s - P t ) /P s = - 18 5% .
验证得到, 实际电机输入功率 P s 与估算定速电机 输入功率 P t 的误差在工程接受范围内, 说明了关于风 机效率、比压能的推断是存在一定的误差. 误差来源可 能由于理论烟气量与实际值的差距. 其他工况估算数 据见表 2.
3) 机组未来安装脱硝装置的需求. 目前环保要求 越来越高, 因此在进行引风机变频改造时, 应考虑机组 未来将安装脱硝等环保装置的需求. 安装脱硝设备会
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沈阳工程学院学报 (自然科学版 )
第 6卷
给引风机系统增加大约 1 000 Pa的阻力, 这部分压降 也要综合考虑进去.
所以变频器容量的选择, 要兼顾各种运行工况, 既 要保证发电机组连续运行可靠性的要求, 又要避免因 变频器容量选择过大造成的大量资金浪费. 表 1给出 了 变频器实际需要容量选择原则 与 变频器铭牌容
采用 一拖一 变频调速方案的另一个重要目的 是防止风机并联运行时出现 抢风 现象. 这种现象在 运行中是不容许出现的, 因此采用变速调节时, 应尽量 保证并联运行风机的转速一致. 2 2 调速系统的备用手段和切换方式的建议
在设计高压变频调速系统时, 必须考虑一旦变频 器出现故障退出运行时的后备方案, 以免影响发电机 组的正常运行.
2) 机组及系统需求. 引风机的额定情况是按照烟 气量进行设计的, 但在实际锅炉启动初期, 引风机输送 的介质实际为空气, 这就造成了实际功率偏大. 另外, 电站一般设计为双侧风机, 风机变频时两侧风门挡板 全开, 当一侧风机掉闸后, 要求另侧风机迅速带满负荷 运行以满足锅炉风量的要求. 但如果故障侧风机的挡 板不能迅速全关, 运行侧风机的风量将有一部分从故 障侧风道分流, 导致运行侧变频器过负载而跳闸, 从而 失去双侧风机锅炉灭火保护作用, 造成停炉事故. 因此 要求风门挡板要有快关能力, 同时要求变频器有一定 短时间过负载的能力. 此外, 除了极端工况, 还要考虑 漏风和煤种变化情况.
目前变频器容量的选取大多按照电机铭牌所标容 量, 再考虑一定安全系数来选取, 即 变频器铭牌容量 选择原则 , 但是这样选取是极其不经济的. 变频器 实际需要容量选择原则 可解决此问题, 该原则主要 考虑以下 3个主要因素:
1) 风机性能. 即根据风机实际最大运行功率和性 能试验结果来选择变频器的容量. 一般情况下, 对于在 工作过程中经常或有时电动机的负载达到或接近其额 定容量时, 变频器容量应为电动机额定容量的 110% , 以保证电动机的额定出力. 如果在拖动负载达到额定 出力, 电动机的负载率依然不足时, 就应该根据实际运 行工况来选择合适的变频器容量, 这样既满足了生产 需要, 又节约了变频器和相应配件的投资.
调速装置和调速系统运行的可靠性是发电厂最关 心的问题, 它不仅体现在调速装置上, 同时也体现在调 速系统的设计、备用手段和切换方式等方面. 2 1 变频调速系统设计的建议
由于锅炉引风机都采用双风机设计, 因此在进行 变频调速节能改造时可采用标准的 一拖一 带工频 旁路方案 ( 见图 1). 当某台机风机的变频器因故障而
量选择原则 的实际对比结果.
表 1 引风机变频器容 量选取建议
电机额定 600 MW 电机 容量 ( kW ) 实际功率 ( kW )
安全 系数
建议变频器 节省投资
容量 ( kW )
(万元 )
3 700
2 311. 2
1. 3

3 000
140 ( 2台 )
注: 由于机组最大负荷大于 600 MW 以及考虑漏 风等因素, 故 选 取较大安全系数; 变频器价格按 1 000元 / kW 选取
风机在低速运行时的主要风险, 是风机及电动机 滑动轴承的最低滑动速度限制及低速振动的问题.
目前电厂的大型风机 和电动机大多 采用滑动轴 承. 当轴承处于稳定的动压 润滑状态时, 根据雷诺公 式, 可得到轴承油膜能承受的径向力
F=
2
vB
2
C
p
式中, 为润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度, P a s; B 为轴承宽度, m; F 为轴承径向力, N; v 为轴径 线速度, m / s; 为偏心率, 量纲为 1; Cp 为承 载量系 数, 量纲为 1.
这就在客观上要求引风机能够变速调节, 因此, 有 必要对引风机的调速可行性进行科学合理的分析.
2 引风机变频调速节能改造方式选择
沧东电厂地处河北南网, 负荷变化较大, 峰谷差也 十分明显. 变频调速因其具 有调速效率高、功率因子 高、调速范围宽、调速精度高等优势, 又可以实现软启 动, 减少对电网的电流冲击及设备的机械冲击, 对于大 部分采用鼠笼式异步电机的风机, 不失为目前最理想 的调速方案. 变频调速是通过改变电动机供电频率的 方法而达到调节电动机转速的调节方式. 频率变化后, 电动机基本保持额定转差率, 转差损失不增加. 变频调 速的损失只是在变频装置中产生的交流损失, 以及由 于高次谐波的影响, 使电机的损耗有所增加, 所以变频 调节是一种高效调速方式. 它调速范围宽, 一般可达 10 1( 50~ 5 H z), 同时在整个调速范围内均具有较高 的调速装置效率, 所以适用于经常处于低转速状态下 运行的负载.
中图分类号: TK 223 26
文献标 识码: A
文 章编号: 1673- 1603( 2010) 02- 0124- 05
1概 述
引风机是火力发电机组的主要辅机, 承担着排烟 的任务. 神华河北国华沧东发电有限责任公司 ( 简称
沧东电厂 ) 的引风机为静叶调节轴流式风机, 型号 为 AN37e6( V19+ 4 ) . 从运行数据 显示, 该厂引风机 的平均单 耗为 2. 352 kW h / t汽, 电耗为厂用 电总量的 0 687% . 因此, 引风机的经济运行对降低电厂的厂用 电量、提高电厂的综合效益十分重要. 上述数据显示该 厂引风机的实际运行效率不高, 平均单耗和电耗都较 大, 分析原因如下:
4. 2 变频调速方案经济性估算
4 2 1 实际工况性能计算及校核 由于电厂实时测量数据误差较大, 这里采用了热
力汇总得到的计算烟气量, 其中总烟气量等于出预热
器烟气量.
1)
流量换算.
qv
=
3
600
q1
烟气
= 378 7 m3 / s, 风 2
机开度为 46% , 静叶角度约为 - 27 . 由风机性能曲线估
1) AN37e6型引风机具有 出力大、静 叶调节范围 广等特点, 属于高效风机. 但是存在选型设计裕量较大 的情况, 在机组处于低负荷运行状态时, 就会导致风机 运行点远离风机的最高效率点.