电力行业风机选型软件的开发及初步应用

2018-04-28张大伟

综合智慧能源 2018年3期

张大伟

(大唐东北电力试验研究所，长春 130012)

0 引言

电力行业有引风机、一次风机、送风机、排粉风机等多类风机，其功率往往在400～2 000 kW，属于耗能大户。机组在进行风机选型时，主要使用Excel表格等进行计算，许多参数取决于设计人员自身的经验，选型效果参差不齐。部分设计人员由于不了解烟风系统沿程设备阻力经验数值，在参数选择时为保证安全性，参数裕量选取偏大，造成了风机实际运行点偏离设计点，长期运行在低效区域，存在非常严重的能量浪费。国内机组风机调研情况显示，目前有60%以上的风机运行效率较低，每时每刻都在消耗着大量的电能[1-3]。

1 风机选型软件及其组成模块

为减少风机设计人员工作量，减少人工计算误差，总结传统风机选型的经验，开发了电力行业风机选型软件。该软件的运行环境为Windows系统，基于VB6.0可视化编程语言设计，界面友好、使用简单。该风机选型软件分为5个模块，如图1所示，系统流程如图2所示。一般风机的改造选型按以下步骤进行。

(1)初步预估风机运行情况。对单台风机直接进行试验需投入较多的人力和时间成本，为有效减少这些前期工作，首先使用软件的运行数据预估模块对风机进行初步计算。该模块的优点在于不需人工进行测量，根据设备原有的在线仪表即可进行效率预估，在可以接受的偏差范围内，确认风机是否存在低效耗能的问题。

(2)进行试验测试。对于预估效率低于70%的风机，安排专业试验队伍对其进行流量、压力等试验测试，得到风机实际运行参数。在试验数据处理模块中，对试验参数进行综合处理，计算风机的实际运行情况。

(3)进行风机改造选型工作。在软件内部的资料库中存储有相似机组的风机阻力特性，供选型人员在选型时参考，以确定合理的风机选型参数。

2 使用选型软件进行选型案例分析

某热电厂410 t/h煤粉炉采用中储式制粉系统，配有2台排粉风机，其设备参数、设计参数见表1。

表1 排粉风机设备参数

(1)排粉风机正常运行时，电厂人员对排粉风机的风门阻力进行了测量，测量数据见表2。

图2 风机改造选型流程

从表2可以看出，风门处存在较大的阻力，东侧为2.83 kPa，西侧为3.02 kPa，具有较大的节能空间。

(2)为获取准确的运行工况，安排试验人员对排粉风机的运行参数进行了测试。风机流量的测量采用等截面网格法。用标准皮托管和微压计测量截面上各网格点的动压，然后根据这些动压计算该截面的平均动压pd。

(1)

式中：pd为流量测量截面处平均动压，Pa；pdi为流量测量截面处各个等分面积上的时间平均动压，Pa。

采用大气压力表测量当地大气压力，采用电子温度计测量流量测量面处的介质温度，采用U形管压力计测量流量截面处的静压。

流量测量截面处的流量按式(2)计算。

(2)

(3)

式中：qV为流量测量截面处流量，m3/s；A为流量测量截面的面积，m2；ρ为流量测量截面处的介质密度，kg/m3；ρ0为标准状态下介质(空气和烟气)的密度；pa为测量处大气压力，Pa；ps为流量测量截面处静压，Pa；t为流量测量截面处介质温度，℃。

在试验数据处理模块(如图3所示)中，依据以上公式对试验参数进行综合处理，处理结果见表3。

表3 试验参数处理结果及改造后部分数据

(3)在软件选型模块中，结合同类机组的排粉风机阻力特性，对其参数进行分析确定新的选型参数。

(4)根据选型参数，对叶轮进行重新设计。先根据初步选型方案的模型，在风机试验室进行仿真试验，测试风机的流量、压力参数；将测试参数与设计参数进行对比，对模型进行修正，直到试验数据与设计数据一致。

图3 风机试验数据处理模块

3 改造效果

排粉风机改造完成后，试验结果见表3。由表3可以看到，改造后排粉风机流量变化不大，因三次风烟道堵塞，其全压较改造前增大了300 Pa左右，而电流下降了4.2 A。每台排粉风机每年运行时间5 000 h，电价按0.6元/(kW·h)计算，则单台排粉风机每年节电量折合人民币1.732×6 000 V×(34.5-30.3)A×0.875÷1 000×5 000 h×0.6元/(kW·h)÷10 000=11.4万元。

改造费用30万元，回收年限为2.63 a。电力行业的部分低效风机每年都在浪费大量的能量，对其进行改造具有较高的环保价值和经济收益。