近 年来华东电网 的调 峰 问题颇为突 出, 目前 每天负荷变化 为 120 一 200 万 千 瓦 , 主要的 调 峰出力 由原来带基本负荷的高压 、 超 高压机组 承担 , 如国产 12 5 M W 机 组 400 t/ h超高 压 锅炉必须考虑在 50 一 60 % 负荷下运 行。 这 样 , 与锅炉 配套的送 、 吸风机也 必须 适应调 峰的 需要。 所 以 , 为降低 风机的 电耗和 提高风 机在变 负 荷运行 中的经 济性 是 当前 节能工作的重要 任务之一。 风机节能的范围是相 当广泛 的 , 就电站锅 炉而言 , 影响 风机能耗主要有 三方 面 因 素 : ( 1 )产 品本身的效 率; ( 2 )设备效率; 〔3 )使用效率。 然而 , 设 备效率和使用效 率 也都与风 机本身密切相 关。 因为设 备效率的提高离不 开风机的调 节 装置; 使用效率在 很大程度上 取决 于 风机与系统的匹配 。 本文就如何提高国产 4oo t/h 锅炉 离心 风机在变负荷运 行中调节 装 置 的经济性进行讨论。
一 、 离心风机 的选型和配 套问 题
离心风机的型号 和参数要求选用 合理 , 使风机的额 定风量和 风 压尽 量接近机组额定 出力 的要求 , 这样设 备运行时的工 况点 ( 风机特 性 曲线和系 统特 性曲线的交点 ) 可经 常保持在 高 效区 , 从而达到经 济运 行。 但是理论 计算和产品系列的不 齐往往造 成风机参数与 系 统 不 匹 配 , 致使风 机 的运行点偏离高效 区 , 这是造成 风机使用 效率低的主 要原 因。 设计风量 、 风压 偏大 的不 合理 现象在 电站锅 炉风 机 中是相 当严重 的 , 许 多高效风机 都处 于低效运行 。 根 据华东 电网 ( 苏 、 皖、 沪 ) 地 区 12 5 M W 以上机组 风机运行状 况调查 情况 , 被调 查 的 10 家 电厂共 有离心式风 机76 台 , 进行 了切 割和改 型的有 36 台。 经 过 测 试 的 有 41 台 , 其中风机效 率大 于 70 % 只有 15 台, 风机 效率小 于 70 % 有 26 台。 这些 风机 的导 向挡板 开 度一般都在Y ‘、 = 35 ~ 60 %左右 , 挡板的 阻力损 失达全 压的 10 %左右。
二 、 变负荷运 行中的调节损 失
入 口导向挡极调 节是离心式风机调 节风量最 常用的方 法 , 这个调 节过程不 但存在导 向挡 板节流压力损失 , 而且 采用入 口 导 向挡板调 节会使风机效率下 降。 采用入 口‘导 向挡板调 节带来 的功 率损失主 要包括两个 部分: ( 1 )调节后 风机效率降低带来的功率损失。 ( 2 )导 向挡板压 力节 流损失带来 的功 率损失。 如此 , 要求的流量值愈小 , 功率损失就 愈大。 如果锅 炉负荷经 常有较大的变化 , 这个损失 就成为风 机经 济运行 的严 重不 利因素。
三 、 风机 变速运 行是 节能的有效途径
1 . 各种转速控制方法的比较分 析 改变 转速调 节流量过程中, 风机将始终具有最佳的效率 。 而风机的轴功率则按与转速三 次方的规律而变 化 。 因而 , 就能 量使用观 点来看 , 转速 调 节是最合理 、 经济 。 在我 国 , 目前电站风机的传动 电机 绝大多数为交 流 电动 机 , 而 以功率为基础的交 流调速 传动被认为是风 机节电最有效的方法 。 交流调速传动方式很多 , 其分类如 表 1 。 由表 1可知 , 从取得最大节能效果的观点出发 , 当然应该选用高效控制装置 。 然而 根据控制装置的技术成 熟程度 、 维修保养的难易以 及对一次投资和运行费 用进行综合分析 , 比较切实可行的风机变 速调 节方式主要有两种: 即PA M 双速 电机和调 速型液力祸合器 。

( l ) PA M 双 速 电 机传动 调 节 PA M ( Po le 一A m p litu d e 一M o d u la tio n 即 极 幅 调 制 ) 单绕组双速 电机是变极调速应用较为广泛的一 种形式 , 在电机转速改变时 , 基本保持额 定滑差 , 无转差功率损耗 , 所以属 高效调速 装置 。 单绕组双 速 电机 自 195 7 年问世 以来 , 国 外已广泛应 用 , 近 年来国内也正在推广应用。 双速 电机传动实际上是定级调 速 , 必须和 风机 入口 导向挡板配 合使用 , 设 计时按双速设 计 , 可劝两种极数作经济合理选择。 在规定的两档转速条件‘ 下 , 当入 口 导 向挡板全开 时风机 效率最 好; 当导 向挡板关小时 , 仍然 存在着节流损 失, 风机的 效率 也会 下 降。 但 由于有 两档 转速 可调 节, 风 机在整个负荷范围内的效率是有所改善 。 用PA M双速 电机驱动风机是一种十分有效的动力装置 , 可 以获 得显著的效益 。 但 对 已 定型的单速 电机改成双速 电机 , 要得到理 想的经济方案就 比 较困难 , 条 件亦较苛刻。 ( 2 )调速 型 液 力搞 合 器 这是一种 以液体作为介质传递功 率的新型 传动装置 , 在主动 轴转速不变的条件下 , 只 要改变液力 藕合器工作腔 中工作液体 的充满度 , 就能无级地改 变从 动轴的转速 。 液力祸合器的调速范围为 20 一 97 % , 有 速度损失 , 无法达 到额定速度运转, 转差功率均 以发热形 式损耗掉 。 最大 的功率损失为所传的额 定功率的 15 % 左右。 所 以 属 于 低效调 速装置。 由于调 速型液力藕合器 的主从动 l汁轮之 间不 存在任何的机械联系 , 所 以它具 有 如 下 优 点: 过载保护简单 、 节能、 空载启动电动机 、 缓慢加速风 机、 工 作安 全 可 靠 、 使 用 寿 命 长等 。 2 . 双速电机和 液力藕合器 调速 装逻的输入功率和效率比较 图 1 和图 2 表示 了随实 际负荷变化 , 离心风 机采用 和 效率的曲线 , 并明显地 电机传动调 节和采用 液力藕合器变速调 节方式组 合所 耗功率 入 口 导 向挡板调节的离心式风机采 用双速 电机时的优越性。 其流量调节范围大 , 调 节效率最高。 ‘它是火 电厂 ’ 锅炉风机的理 想调 节方式。

从 图 3 所示 , 美国西 屋公司 提供的 四种 电动机驱动风机的曲线中 , PA M双 速 电机 传 动 调 节的效率最高 , 在90o r p m 电机 驱动 下的风 机采用入 口导 向挡板调 节在75 % 负荷 以上 , 比采用液力藕合传动调 节 效 率 高; 在75 % 负 荷 下 PA M 双速 电机 ( 90 0 / 7 2or p m ) 的 效 率可达 80 % , 而单一 的入 口导 向挡板和 祸 合器 传动调 节的效 率 只有 60 % 。 因此 , 风机在高效 下 长 期运行 , 就 能节省相 当的电量 。 为 了配 合调 峰 , 闸北发电厂 将 一 台125 M W 机组的两 台吸风 机改为 双 速 电 机 ( 740 / 5 60 r p m ) , 取 得 了 明显的节 电效果 。 阂行 发 电 厂 一 台36 0 t/ h 锅炉 送、 吸 风机采用Y O T C型 液力藕合器 , 在低负荷 时 , 其效率将 比单一 的挡 板调 节高 1 . 53 ~ 2 . 01 倍 , 而其耗功仅为导 向 挡板调 节的 65 . 3 ~ 53 . 1 %

3 . 风机 调速装置的

选用 P A M 双 速电机传动和液 力藕 合器传 动是 目前火 电厂锅 炉 风机 比较理 想的调 速装置 。 表 2 是双速 电机和液力藕合器两 种调节方式的 比较。 由于风机 的节能工作还 涉及到管理 、 风机 本身的效率 、 设备选 型 、 合理 运行和新技术的开发应用等多方面的问题 , 所 以 在实际选用 时要进 行综 合分析比较。 当然, 不 外乎两个主要方面即经济性和 可 靠性 , 这对大容量机组的重 要性 更 为 突 出。 譬 如 , 电站 锅炉风机的运行方式属于大流量变 化型 如图 4 所示。

每台锅炉 日负荷变化的 频率 高低 , 决定了风 机调 速 装置的操作次数 。 装置操作的可 靠性直接影响机 组的安 全运行 。 而 日负荷变化的 幅度表明了采用调 速装置后所能带来 的 经 济 效 益 。 所 以在考虑风机节能时 , 要把锅 炉和风机 、 风道 、 配用设 备作为一个 整体统一考虑 , 寻 求最优方案 。

四 、 对离心风机 用调速方 式节能 的初步 惫见
调 速装置种类繁多 , 适用的范围各异 , 节能的效益不 尽相同。 目前 , 在华东电网内在锅 炉风机上选 用双速电机 或液力 祸合器调 速 装置 已 有三 家电厂 。 由于 三家厂 风机 的选型不 同, 使用的条件各不相同 , 得到的节电效益 也不 相同, 使双速电机和 液护蟾器之 间没有直接可 比性数据。 综合上 述情况提 出如下几点意见 : 1 . 由于 电站锅 炉风机选型 不合理 的现象普 迫存在 , 所以更大的 节能潜力在子如 何提商 风机的实际使用效率 ( 1 )根 据各厂 的运 行和试 验资料分析 , 对 4 00 t/ h 锅炉的 送风机可 以采用 G 4 一 73 一 11 沁 20 D 风 机 , 并对叶轮直径作适当的切 割。 ( 2 )对于 4 00 t/ h配 125 M W 机组的燃煤锅炉 , 目前配用的 Y 4 一 73 一 11 沁 Zs D 吸风 机是合理的 。 ( 3 )对 于 4 0o t/ h 配 1 00 ~ 1 1 0 M W 机组 的燃煤锅炉 , 可 以采用Y 4 一 73 一 11 沁25 D 吸 风机 。 ( 4 )对于 40 0 t/ h配 12 5 MW 机组 的燃油 炉 , 可 以选用Y 4 一 73 一 11 饨 25 D 吸风机 。 2 . 风机调速 装里的 选用可以从下列 原则考虑 ( 1 )在风机与系统匹配合理的情况下 , 应该优先考虑 使用双 速电机传动调 节来提高风机 。

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