電力行業(yè)風(fēng)機(jī)選型軟件的開發(fā)及初步應(yīng)用

張大偉

(大唐東北電力試驗(yàn)研究所，長(zhǎng)春 130012)

0 引言

電力行業(yè)有引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)等多類風(fēng)機(jī)，其功率往往在400～2 000 kW，屬于耗能大戶。機(jī)組在進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型時(shí)，主要使用Excel表格等進(jìn)行計(jì)算，許多參數(shù)取決于設(shè)計(jì)人員自身的經(jīng)驗(yàn)，選型效果參差不齊。部分設(shè)計(jì)人員由于不了解煙風(fēng)系統(tǒng)沿程設(shè)備阻力經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，在參數(shù)選擇時(shí)為保證安全性，參數(shù)裕量選取偏大，造成了風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)，長(zhǎng)期運(yùn)行在低效區(qū)域，存在非常嚴(yán)重的能量浪費(fèi)。國(guó)內(nèi)機(jī)組風(fēng)機(jī)調(diào)研情況顯示，目前有60%以上的風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較低，每時(shí)每刻都在消耗著大量的電能[1-3]。

1 風(fēng)機(jī)選型軟件及其組成模塊

為減少風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)人員工作量，減少人工計(jì)算誤差，總結(jié)傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)選型的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)了電力行業(yè)風(fēng)機(jī)選型軟件。該軟件的運(yùn)行環(huán)境為Windows系統(tǒng)，基于VB6.0可視化編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)，界面友好、使用簡(jiǎn)單。該風(fēng)機(jī)選型軟件分為5個(gè)模塊，如圖1所示，系統(tǒng)流程如圖2所示。一般風(fēng)機(jī)的改造選型按以下步驟進(jìn)行。

(1)初步預(yù)估風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況。對(duì)單臺(tái)風(fēng)機(jī)直接進(jìn)行試驗(yàn)需投入較多的人力和時(shí)間成本，為有效減少這些前期工作，首先使用軟件的運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)估模塊對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行初步計(jì)算。該模塊的優(yōu)點(diǎn)在于不需人工進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)設(shè)備原有的在線儀表即可進(jìn)行效率預(yù)估，在可以接受的偏差范圍內(nèi)，確認(rèn)風(fēng)機(jī)是否存在低效耗能的問(wèn)題。

(2)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。對(duì)于預(yù)估效率低于70%的風(fēng)機(jī)，安排專業(yè)試驗(yàn)隊(duì)伍對(duì)其進(jìn)行流量、壓力等試驗(yàn)測(cè)試，得到風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理模塊中，對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行綜合處理，計(jì)算風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。

(3)進(jìn)行風(fēng)機(jī)改造選型工作。在軟件內(nèi)部的資料庫(kù)中存儲(chǔ)有相似機(jī)組的風(fēng)機(jī)阻力特性，供選型人員在選型時(shí)參考，以確定合理的風(fēng)機(jī)選型參數(shù)。

2 使用選型軟件進(jìn)行選型案例分析

某熱電廠410 t/h煤粉爐采用中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，配有2臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)，其設(shè)備參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 排粉風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)

(1)排粉風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電廠人員對(duì)排粉風(fēng)機(jī)的風(fēng)門阻力進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)見表2。

圖2 風(fēng)機(jī)改造選型流程

從表2可以看出，風(fēng)門處存在較大的阻力，東側(cè)為2.83 kPa，西側(cè)為3.02 kPa，具有較大的節(jié)能空間。

(2)為獲取準(zhǔn)確的運(yùn)行工況，安排試驗(yàn)人員對(duì)排粉風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。風(fēng)機(jī)流量的測(cè)量采用等截面網(wǎng)格法。用標(biāo)準(zhǔn)皮托管和微壓計(jì)測(cè)量截面上各網(wǎng)格點(diǎn)的動(dòng)壓，然后根據(jù)這些動(dòng)壓計(jì)算該截面的平均動(dòng)壓pd。

(1)

式中：pd為流量測(cè)量截面處平均動(dòng)壓，Pa；pdi為流量測(cè)量截面處各個(gè)等分面積上的時(shí)間平均動(dòng)壓，Pa。

采用大氣壓力表測(cè)量當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，采用電子溫度?jì)測(cè)量流量測(cè)量面處的介質(zhì)溫度，采用U形管壓力計(jì)測(cè)量流量截面處的靜壓。

流量測(cè)量截面處的流量按式(2)計(jì)算。

(2)

(3)

式中：qV為流量測(cè)量截面處流量，m3/s；A為流量測(cè)量截面的面積，m2；ρ為流量測(cè)量截面處的介質(zhì)密度，kg/m3；ρ0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下介質(zhì)(空氣和煙氣)的密度；pa為測(cè)量處大氣壓力，Pa；ps為流量測(cè)量截面處?kù)o壓，Pa；t為流量測(cè)量截面處介質(zhì)溫度，℃。

在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理模塊(如圖3所示)中，依據(jù)以上公式對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行綜合處理，處理結(jié)果見表3。

表3 試驗(yàn)參數(shù)處理結(jié)果及改造后部分?jǐn)?shù)據(jù)

(3)在軟件選型模塊中，結(jié)合同類機(jī)組的排粉風(fēng)機(jī)阻力特性，對(duì)其參數(shù)進(jìn)行分析確定新的選型參數(shù)。

(4)根據(jù)選型參數(shù)，對(duì)葉輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。先根據(jù)初步選型方案的模型，在風(fēng)機(jī)試驗(yàn)室進(jìn)行仿真試驗(yàn)，測(cè)試風(fēng)機(jī)的流量、壓力參數(shù)；將測(cè)試參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)模型進(jìn)行修正，直到試驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一致。

圖3 風(fēng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理模塊

3 改造效果

排粉風(fēng)機(jī)改造完成后，試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可以看到，改造后排粉風(fēng)機(jī)流量變化不大，因三次風(fēng)煙道堵塞，其全壓較改造前增大了300 Pa左右，而電流下降了4.2 A。每臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)每年運(yùn)行時(shí)間5 000 h，電價(jià)按0.6元/(kW·h)計(jì)算，則單臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)每年節(jié)電量折合人民幣1.732×6 000 V×(34.5-30.3)A×0.875÷1 000×5 000 h×0.6元/(kW·h)÷10 000=11.4萬(wàn)元。

改造費(fèi)用30萬(wàn)元，回收年限為2.63 a。電力行業(yè)的部分低效風(fēng)機(jī)每年都在浪費(fèi)大量的能量，對(duì)其進(jìn)行改造具有較高的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)收益。

4 結(jié)論

(1)基于風(fēng)機(jī)試驗(yàn)大綱編制的風(fēng)機(jī)選型軟件，可以協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型工作，操作簡(jiǎn)單，功能實(shí)用。

(2)利用風(fēng)機(jī)選型軟件對(duì)某410 t/h機(jī)組排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造選型，每年實(shí)現(xiàn)了11.4萬(wàn)元的節(jié)能收益。

(3)風(fēng)機(jī)選型軟件可以提高工作的統(tǒng)一性、專業(yè)性，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，具有較高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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