變速調節是離心風機在變負荷運行中 節能的有效途徑
關鍵詞：變速調節是離心風機在變負荷運行中 節能的有效途徑 發布時間：2013-12-05 點擊數：1582
近 年來華東電網 的調 峰 問題頗為突 出, 目前 每天負荷變化 為 120 一 200 萬 千 瓦 , 主要的 調 峰出力 由原來帶基本負荷的高壓 、 超 高壓機組 承擔 , 如國產 12 5 M W 機 組 400 t/ h超高 壓 鍋爐必須考慮在 50 一 60 % 負荷下運 行。 這 樣 , 與鍋爐 配套的送 、 吸風機也 必須 適應調 峰的 需要。 所 以 , 為降低 風機的 電耗和 提高風 機在變 負 荷運行 中的經 濟性 是 當前 節能工作的重要 任務之一。 風機節能的范圍是相 當廣泛 的 , 就電站鍋 爐而言 , 影響 風機能耗主要有 三方 面 因 素 : ( 1 )產 品本身的效 率; ( 2 )設備效率; 〔3 )使用效率。 然而 , 設 備效率和使用效 率 也都與風 機本身密切相 關。 因為設 備效率的提高離不 開風機的調 節 裝置; 使用效率在 很大程度上 取決 于 風機與系統的匹配 。 本文就如何提高國產 4oo t/h 鍋爐 離心 風機在變負荷運 行中調節 裝 置 的經濟性進行討論。
一 、 離心風機 的選型和配 套問 題
離心風機的型號 和參數要求選用 合理 , 使風機的額 定風量和 風 壓盡 量接近機組額定 出力 的要求 , 這樣設 備運行時的工 況點 ( 風機特 性 曲線和系 統特 性曲線的交點 ) 可經 常保持在 高 效區 , 從而達到經 濟運 行。 但是理論 計算和產品系列的不 齊往往造 成風機參數與 系 統 不 匹 配 , 致使風 機 的運行點偏離高效 區 , 這是造成 風機使用 效率低的主 要原 因。 設計風量 、 風壓 偏大 的不 合理 現象在 電站鍋 爐風 機 中是相 當嚴重 的 , 許 多高效風機 都處 于低效運行 。 根 據華東 電網 ( 蘇 、 皖、 滬 ) 地 區 12 5 M W 以上機組 風機運行狀 況調查 情況 , 被調 查 的 10 家 電廠共 有離心式風 機76 臺 , 進行 了切 割和改 型的有 36 臺。 經 過 測 試 的 有 41 臺 , 其中風機效 率大 于 70 % 只有 15 臺, 風機 效率小 于 70 % 有 26 臺。 這些 風機 的導 向擋板 開 度一般都在Y ‘、 = 35 ~ 60 %左右 , 擋板的 阻力損 失達全 壓的 10 %左右。
二 、 變負荷運 行中的調節損 失
入 口導向擋極調 節是離心式風機調 節風量最 常用的方 法 , 這個調 節過程不 但存在導 向擋 板節流壓力損失 , 而且 采用入 口 導 向擋板調 節會使風機效率下 降。 采用入 口‘導 向擋板調 節帶來 的功 率損失主 要包括兩個 部分: ( 1 )調節后 風機效率降低帶來的功率損失。 ( 2 )導 向擋板壓 力節 流損失帶來 的功 率損失。 如此 , 要求的流量值愈小 , 功率損失就 愈大。 如果鍋 爐負荷經 常有較大的變化 , 這個損失 就成為風 機經 濟運行 的嚴 重不 利因素。
三 、 風機 變速運 行是 節能的有效途徑
1 . 各種轉速控制方法的比較分 析 改變 轉速調 節流量過程中, 風機將始終具有最佳的效率 。 而風機的軸功率則按與轉速三 次方的規律而變 化 。 因而 , 就能 量使用觀 點來看 , 轉速 調 節是最合理 、 經濟 。 在我 國 , 目前電站風機的傳動 電機 絕大多數為交 流 電動 機 , 而 以功率為基礎的交 流調速 傳動被認為是風 機節電最有效的方法 。 交流調速傳動方式很多 , 其分類如 表 1 。 由表 1可知 , 從取得最大節能效果的觀點出發 , 當然應該選用高效控制裝置 。 然而 根據控制裝置的技術成 熟程度 、 維修保養的難易以 及對一次投資和運行費 用進行綜合分析 , 比較切實可行的風機變 速調 節方式主要有兩種: 即PA M 雙速 電機和調 速型液力禍合器 。
( l ) PA M 雙 速 電 機傳動 調 節 PA M ( Po le 一A m p litu d e 一M o d u la tio n 即 極 幅 調 制 ) 單繞組雙速 電機是變極調速應用較為廣泛的一 種形式 , 在電機轉速改變時 , 基本保持額 定滑差 , 無轉差功率損耗 , 所以屬 高效調速 裝置 。 單繞組雙 速 電機 自 195 7 年問世 以來 , 國 外已廣泛應 用 , 近 年來國內也正在推廣應用。 雙速 電機傳動實際上是定級調 速 , 必須和 風機 入口 導向擋板配 合使用 , 設 計時按雙速設 計 , 可勸兩種極數作經濟合理選擇。 在規定的兩檔轉速條件‘ 下 , 當入 口 導 向擋板全開 時風機 效率最 好; 當導 向擋板關小時 , 仍然 存在著節流損 失, 風機的 效率 也會 下 降。 但 由于有 兩檔 轉速 可調 節, 風 機在整個負荷范圍內的效率是有所改善 。 用PA M雙速 電機驅動風機是一種十分有效的動力裝置 , 可 以獲 得顯著的效益 。 但 對 已 定型的單速 電機改成雙速 電機 , 要得到理 想的經濟方案就 比 較困難 , 條 件亦較苛刻。 ( 2 )調速 型 液 力搞 合 器 這是一種 以液體作為介質傳遞功 率的新型 傳動裝置 , 在主動 軸轉速不變的條件下 , 只 要改變液力 藕合器工作腔 中工作液體 的充滿度 , 就能無級地改 變從 動軸的轉速 。 液力禍合器的調速范圍為 20 一 97 % , 有 速度損失 , 無法達 到額定速度運轉, 轉差功率均 以發熱形 式損耗掉 。 最大 的功率損失為所傳的額 定功率的 15 % 左右。 所 以 屬 于 低效調 速裝置。 由于調 速型液力藕合器 的主從動 l汁輪之 間不 存在任何的機械聯系 , 所 以它具 有 如 下 優 點: 過載保護簡單 、 節能、 空載啟動電動機 、 緩慢加速風 機、 工 作安 全 可 靠 、 使 用 壽 命 長等 。 2 . 雙速電機和 液力藕合器 調速 裝邏的輸入功率和效率比較 圖 1 和圖 2 表示 了隨實 際負荷變化 , 離心風 機采用 和 效率的曲線 , 并明顯地 電機傳動調 節和采用 液力藕合器變速調 節方式組 合所 耗功率 入 口 導 向擋板調節的離心式風機采 用雙速 電機時的優越性。 其流量調節范圍大 , 調 節效率最高。 ‘臼是火 電廠 ’ 鍋爐風機的理 想調 節方式。
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從 圖 3 所示 , 美國西 屋公司 提供的 四種 電動機驅動風機的曲線中 , PA M雙 速 電機 傳 動 調 節的效率最高 , 在90o r p m 電機 驅動 下的風 機采用入 口導 向擋板調 節在75 % 負荷 以上 , 比采用液力藕合傳動調 節 效 率 高; 在75 % 負 荷 下 PA M 雙速 電機 ( 90 0 / 7 2or p m ) 的 效 率可達 80 % , 而單一 的入 口導 向擋板和 禍 合器 傳動調 節的效 率 只有 60 % 。 因此 , 風機在高效 下 長 期運行 , 就 能節省相 當的電量 。 為 了配 合調 峰 , 閘北發電廠 將 一 臺125 M W 機組的兩 臺吸風 機改為 雙 速 電 機 ( 740 / 5 60 r p m ) , 取 得 了 明顯的節 電效果 。 閡行 發 電 廠 一 臺36 0 t/ h 鍋爐 送、 吸 風機采用Y O T C型 液
力藕合器 , 在低負荷 時 , 其效率將 比單一 的擋 板調 節高 1 . 53 ~ 2 . 01 倍 , 而其耗功僅為導 向 擋板調 節的 65 . 3 ~ 53 . 1 %
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3 . 風機 調速裝置的 選用 P A M 雙 速
電機傳動和液 力藕 合器傳 動是 目前火 電廠鍋 爐 風機 比較理 想的調 速裝置 。 表 2 是雙速 電機和液力藕合器兩 種調節方式的 比較。 由于風機 的節能工作還 涉及到管理 、 風機 本身的效率 、 設
備選 型 、 合理 運行和新技術的開發應用等多方面的問題 , 所 以 在實際選用 時要進 行綜 合分析備選 型 、 合理 運行和新技術的開發應用等多方面的問題 , 所 以 在實際選用 時要進 行綜 合分析
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四 、 對離心風機 用調速方 式節能 的初步 憊見
調 速裝置種類繁多 , 適用的范圍各異 , 節能的效益不 盡相同。 目前 , 在華東電網內在鍋 爐風機上選 用雙速電機 或液力 禍合器調 速 裝置 已 有三 家電廠 。 由于 三家廠 風機 的選型不 同, 使用的條件各不相同 , 得到的節電效益 也不 相同, 使雙速電機和 液護蟾器之 間沒有直接可 比性數據。 綜合上 述情況提 出如下幾點意見 : 1 . 由于 電站鍋 爐風機選型 不合理 的現象普 迫存在 , 所以更大的 節能潛力在子如 何提商 風機的實際使用效率 ( 1 )根 據各廠 的運 行和試 驗資料分析 , 對 4 00 t/ h 鍋爐的 送風機可 以采用 G 4 一 73 一 11 沁 20 D 風 機 , 并對葉輪直徑作適當的切 割。 ( 2 )對于 4 00 t/ h配 125 M W 機組的燃煤鍋爐 , 目前配用的 Y 4 一 73 一 11 沁 Zs D 吸風 機是合理的 。 ( 3 )對 于 4 0o t/ h 配 1 00 ~ 1 1 0 M W 機組 的燃煤鍋爐 , 可 以采用Y 4 一 73 一 11 沁25 D 吸 風機 。 ( 4 )對于 40 0 t/ h配 12 5 MW 機組 的燃油 爐 , 可 以選用Y 4 一 73 一 11 飩 25 D 吸風機 。 2 . 風機調速 裝里的 選用可以從下列 原則考慮 ( 1 )在風機與系統匹配合理的情況下 , 應該優先考慮 使用雙 速電機傳動調 節來提高風機 在變負荷運行中的經濟性 。 ( 2 )對于 日負荷變化 比較 大的燃煤爐, 應 以安全 可靠為主 , 風機應該考慮選 用液力耪合 器調 速裝置。 3 , 要繼續進行雙 速 電機 和液力輥合器的 研制 這樣 , 能提高操作的可靠性和 降低成 本 , 加速 推廣雙 速 電機及液力 藕合 器的使用 , 進 一步搞好風 機節能工作 。
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