電力行業風機選型軟件的開發及初步應用

張大偉

(大唐東北電力試驗研究所，長春 130012)

0 引言

電力行業有引風機、一次風機、送風機、排粉風機等多類風機，其功率往往在400～2 000 kW，屬于耗能大戶。機組在進行風機選型時，主要使用Excel表格等進行計算，許多參數取決于設計人員自身的經驗，選型效果參差不齊。部分設計人員由于不了解煙風系統沿程設備阻力經驗數值，在參數選擇時為保證安全性，參數裕量選取偏大，造成了風機實際運行點偏離設計點，長期運行在低效區域，存在非常嚴重的能量浪費。國內機組風機調研情況顯示，目前有60%以上的風機運行效率較低，每時每刻都在消耗著大量的電能[1-3]。

1 風機選型軟件及其組成模塊

為減少風機設計人員工作量，減少人工計算誤差，總結傳統風機選型的經驗，開發了電力行業風機選型軟件。該軟件的運行環境為Windows系統，基于VB6.0可視化編程語言設計，界面友好、使用簡單。該風機選型軟件分為5個模塊，如圖1所示，系統流程如圖2所示。一般風機的改造選型按以下步驟進行。

(1)初步預估風機運行情況。對單臺風機直接進行試驗需投入較多的人力和時間成本，為有效減少這些前期工作，首先使用軟件的運行數據預估模塊對風機進行初步計算。該模塊的優點在于不需人工進行測量，根據設備原有的在線儀表即可進行效率預估，在可以接受的偏差范圍內，確認風機是否存在低效耗能的問題。

(2)進行試驗測試。對于預估效率低于70%的風機，安排專業試驗隊伍對其進行流量、壓力等試驗測試，得到風機實際運行參數。在試驗數據處理模塊中，對試驗參數進行綜合處理，計算風機的實際運行情況。

(3)進行風機改造選型工作。在軟件內部的資料庫中存儲有相似機組的風機阻力特性，供選型人員在選型時參考，以確定合理的風機選型參數。

2 使用選型軟件進行選型案例分析

某熱電廠410 t/h煤粉爐采用中儲式制粉系統，配有2臺排粉風機，其設備參數、設計參數見表1。

表1 排粉風機設備參數

(1)排粉風機正常運行時，電廠人員對排粉風機的風門阻力進行了測量，測量數據見表2。

圖2 風機改造選型流程

從表2可以看出，風門處存在較大的阻力，東側為2.83 kPa，西側為3.02 kPa，具有較大的節能空間。

(2)為獲取準確的運行工況，安排試驗人員對排粉風機的運行參數進行了測試。風機流量的測量采用等截面網格法。用標準皮托管和微壓計測量截面上各網格點的動壓，然后根據這些動壓計算該截面的平均動壓pd。

(1)

式中：pd為流量測量截面處平均動壓，Pa；pdi為流量測量截面處各個等分面積上的時間平均動壓，Pa。

采用大氣壓力表測量當地大氣壓力，采用電子溫度計測量流量測量面處的介質溫度，采用U形管壓力計測量流量截面處的靜壓。

流量測量截面處的流量按式(2)計算。

(2)

(3)

式中：qV為流量測量截面處流量，m3/s；A為流量測量截面的面積，m2；ρ為流量測量截面處的介質密度，kg/m3；ρ0為標準狀態下介質(空氣和煙氣)的密度；pa為測量處大氣壓力，Pa；ps為流量測量截面處靜壓，Pa；t為流量測量截面處介質溫度，℃。

在試驗數據處理模塊(如圖3所示)中，依據以上公式對試驗參數進行綜合處理，處理結果見表3。

表3 試驗參數處理結果及改造后部分數據

(3)在軟件選型模塊中，結合同類機組的排粉風機阻力特性，對其參數進行分析確定新的選型參數。

(4)根據選型參數，對葉輪進行重新設計。先根據初步選型方案的模型，在風機試驗室進行仿真試驗，測試風機的流量、壓力參數；將測試參數與設計參數進行對比，對模型進行修正，直到試驗數據與設計數據一致。

圖3 風機試驗數據處理模塊

3 改造效果

排粉風機改造完成后，試驗結果見表3。由表3可以看到，改造后排粉風機流量變化不大，因三次風煙道堵塞，其全壓較改造前增大了300 Pa左右，而電流下降了4.2 A。每臺排粉風機每年運行時間5 000 h，電價按0.6元/(kW·h)計算，則單臺排粉風機每年節電量折合人民幣1.732×6 000 V×(34.5-30.3)A×0.875÷1 000×5 000 h×0.6元/(kW·h)÷10 000=11.4萬元。

改造費用30萬元，回收年限為2.63 a。電力行業的部分低效風機每年都在浪費大量的能量，對其進行改造具有較高的環保價值和經濟收益。

4 結論

(1)基于風機試驗大綱編制的風機選型軟件，可以協助設計人員進行風機選型工作，操作簡單，功能實用。

(2)利用風機選型軟件對某410 t/h機組排粉風機進行了改造選型，每年實現了11.4萬元的節能收益。

(3)風機選型軟件可以提高工作的統一性、專業性，降低人員勞動強度，具有較高的推廣價值。

參考文獻：

[1]李小強,周靜,譚厚章.火電廠一次風機節能改造研究[J].通訊世界,2016(2):235-237.

[2]朱大偉,朱良松,劉祥.330 MW燃煤鍋爐一次風機的節能改造[J].電站輔機,2011,32(1):33-37.

[3]鄭金,李文盛,朱寧,等.一次風機試驗及節能改造[J].熱力發電, 2014,43(6):149-152.