电站锅炉风机现场性能试验方法浅析

2011-07-23李雪莉耿向瑾

山东电力高等专科学校学报 2011年6期

关键词：静压电站风机

邱华李雪莉耿向瑾

1.华能云南滇东能源有限责任公司云南曲靖 655508；2.华能济南黄台发电有限公司山东济南 250001；3.云南电力研究院云南昆明 650217

0 引言

电站锅炉风机现场性能试验是电厂投运前、试运期间、投运后，为掌握“通风机”在实际锅炉风（烟）系统中运行安全经济性必不可少的试验项目。根据2004版标准，电站锅炉风机现场性能试验分为“O、P”两大类（具体见标准第11条）。

风机进出口气流流动状态受其进出口管路系统安装及连接方式制约，在2004版标准中引入“系统效应损失”以缩小压力测量偏差，提高风机性能试验测试精度。

1 试验对象的确定

2004版标准第1条明确适用对象：电站锅炉送风机、电站锅炉引风机、电站锅炉一次风机（直吹式制粉系统）、电站锅炉排粉风机（中储式制粉系统）、烟气再循环风机、FGD增压风机、制粉系统密封风机。火检冷却风机等电站锅炉小型风机性能试验可参照该标准执行。

可见，锅炉侧全部风烟系统（或6kV电压等级）风机性能试验适用该标准。近年来，电厂急需完成“一次风机”、“送风机”、“引风机”重大技术改造前后的大量对比性能试验项目。

2 通风机界定

通风机：压比在不超过1.3的情况下保持气体连续流动的旋转机械（92版标准规定通风机压比不超过1.15，压比上限增加0.15）。2004版标准明确诠释，电站锅炉风机现场性能试验对象为“通风机”，不包括鼓风机、罗茨风机、空压机。2004版标准对通风机概念的修定有利于近年来我国高参数、大容量火电机组选配的通风机性能试验工作开展。

3 风机安装类别

2004版《电站锅炉风机现场性能试验》标准第7.2.3条指出，风机类别分为四类，带来风机运行性能差别。A类：自由进口、自由出口；B类：自由进口、管道出口；C类：管道进口、自由出口；D类：管道进口、管道出口。从笔者近年来完成的风机性能试验看，电站风机安装类别主要集中于B、D两大类。

4 试验方法

4.1 风机进出口面积与流量测量面确定

（1）风机进口面积A1：指机壳进口平面的总面积；应取气体输送装置上游末端的界面；如图1所示平面1。

（2）风机出口面积A2：指机壳出口平面的总面积；应取气体输送装置下游始端的界面；如图1所示平面2。

图1 风机及其进出口管道

（3）关于风机流量测量面积A3的选取，根据多年通风机性能试验经验认为，送风装置（一次风机、送风机）应选择在排气侧（如图1所示8出口管道）；吸风装置（引风机）应选择在进气侧（如图1所示4进口管道）。2004版标准要求，流量测量面宜选在风管截面不变的直线段，且不存在改变测量面气流的障碍物；该直线段长度至少应为管路水力直径Dh的2倍。流量测量面选在进气侧时应选择在≥1.5Dh的风机进口处；流量测量面选在排气侧时应选择在≥5.0Dh的风机出口处。⑷流量测试方法：速度场法、压差测试法。

4.2 环境及介质温度测量

（1）风（烟）道管路内测量温度测量：测温元件（如，热电偶）应置于水平直径距管壁1/3处或者100mm处，两者数值比较取小值（气流干球与湿球温度须在试验间可测得空气进入试验风管条件的地方测定）。

（2）环境温度测量：建议采用水银温度计测量。

（3）电站锅炉风烟系统通风机性能试验时，通常管道内气流速度≤25m/s；因此，测得的温度与滞止温度和静温度相同。

4.3 风机转速测定

2004版标准规定：风机轴速度的测定方法可采用 “计数器”、“转速表”、“频闪测速仪”、“频率表”。笔者在近年来的风机运行性能试验过程中，通常采用“转速表”测试风机转速。需注意的是测试准备工作前期需要“停运试验风机、在轴表面张贴反光胶带”。因此，风机性能试验前期需要合理做好工作安排。

4.4 压力参数测量

（1）明确风机的静压、动压、全压、绝对压力、表压等概念。在此需要说明的是，通常风机性能试验在管道内测试的静压、动压都是“表压”，如需要计算绝对压力则应加上“当地大气压力”。

（2）大气压力测试：通常采用标准大气压力表测定。

（3）静压的测试：可采用皮托管静压接头相连方法（无旋流场状态下，应在圆形管道90°四等分、矩形管道四面中心位置的四个管壁测孔来测量静压）。

（4）动压的测试：圆形截面应选取至少3条直径布置测点，测点布置计算方法可选择切贝切夫法或线性法；矩形截面横线的数目和每条横线上的测点数不少于5个（笔者试验经验认为，通常选择8×10～10×10个测点，即80～100个测点为宜）。

4.5 计算气流密度

通过测试计算得到流量测量面的气流密度后，可利用质量守衡定律换算风机进出口气流密度。试验间气流密度通常试验采用的简化公式：

ρa=0.00269×1.293×（该测量面绝对平均静压力）/该测量面绝对温度。

4.6 计算气流速度

计算某一测量截面的气流速度需要测试计算该截面气流平均静压、平均动压、气流密度；可采用公式V=k×（2×Pd/ρa）1/2（k值：标准靠背管流量系数）。因此，通风机性能试验过程中，测试气流静压、动压时必须选取“标准靠背管”作为一次测量元件；通常标准靠背管流量系数范围：0.80～0.85。

4.7 计算烟气密度

针对电站锅炉引风机性能试验，需要计算烟气密度。其步骤：（1）理论干空气量：（燃煤元素分析）；（2）理论湿空气量：（空气湿度）；（3）理论干烟气量：Vdg=VRO2+VN2+VO2；（4）理论烟气量：Vg=Vdg+VH2O；（5）干湿烟气密度。

4.8 风机与电机功率测量及计算

（1）通风机功率传递顺序为：电动机输入功率（驱动）—电动机输出功率（电机效率）—风机轴功率（变频效率、液偶效率）——风机叶轮功率—风机有效功率。（2）概念：电机输入功率（驱动装置输入端功率）；风机轴功率（输入至风机驱动轴的功率）；电动机至叶轮传动功率损失（电机效率×变频效率×风机轴效率）。（3）电动机输入功率由“三相高精度电能表”测定；风机有效功率（空气功率）由试验测试计算风机“全压、流量”乘积得出；各环节传动效率可查阅设备性能曲线。

4.9 风机效率

根据通常国内试验报告采用的专用名称，对专用名称与标准定义进行统一为：（1）风机设备效率（总效率）：有效功率/电动机输入功率。（2）风机全压效率（风机轴效率）：有效功率/风机轴功率。（3）风机运行效率：带调节装置时，需考虑调节装置对风机工作点的影响。

4.10 试验报告的编制

完整的电站锅炉风机现场性能试验报告主要应包括：（1）摘要，（2）前言，（3）测量仪器，（4）试验方法，（5）试验过程，（6）计算方法，（7）结果与分析，（8）结论及建议，（9）附录。（详见标准第12条）

5 两大要点

5.1 试验的误差分类与控制

电站锅炉风机性能试验误差通常来源：试验风机系统、测试管路泄漏、管路系统阻力计算不精确、错误引用数据、测量元件的过量损失、测试过程中给风机系统运行带来外部干扰、测试过程中不可消除的固有误差。电站锅炉风机现场性能试验误差分为“性能误差”、“测量误差”、“指定误差”三大类。具体误差分析详见标准第10.5条。