风机比例定律-凯发官方

1.     前言 风机是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。其广泛应用于电力、冶金、化工、矿山等行业。用于电厂的风机是锅炉机组的配套辅机，它对于锅炉机组的安全运行起着重要的作用，因此选择合适的风机的型式和大小是至关重要的。本文将对锅炉风机的常用种类、不同类型风机的特点、选型时的技术经济比较等问题进行简单的分析，以能对风机的选型起参考作用。 2.     锅炉配套的主要风机介绍 锅炉配套的大型风机主要为一次风机、送风机、引风机，脱硫的电厂还要配置增压风机，下图为某燃煤电厂的风机典型布置示意图。 其中a位置为一次风机，b位置为送风机，这两个位置的风机介质为干净空气，进气温度通常为常温；c位置为引风机，d位置均为增压风机，有的电厂把这两个风机合二为一，称作增压、引风联合风机，其介质为锅炉烟气，温度大概为120℃～160℃，烟气中含有粉尘颗粒。 不同的电厂，其风机的配置可能不一样，但总的来说，差不多。通常情况下，每台炉配置两台风机，风机并列运行，每台风机能满足锅炉负荷的60%~70%，这样比较安全，当一台风机发生故障时，另一台风机能满足一定的生产负荷。 3.     风机选型的基本原则 选择风机时，主要是根据所需的风量、风压，以及风机介质的特性进行选型，同时还要考虑当地气温、气压、风温的影响。总体而言风机选择通常遵循如下几个原则： u 选择高效风机，并使其工作点处在最高效率范围内； u 力求风机工作的稳定性； u 力求选择检修简单方便、备件较少的风机； u 特殊条件的风机，要注意特殊的要求，如防磨要求、防腐蚀要求等。 u 较佳的性价比 由于风机的形式很多，如离心风机、轴流风机、混流风机等，不同形式的风机有不同的特性，另外，风机的风量、风压还有不确定因素，因此如何选择合适的风机，是一个比较复杂的过程，有时也有经验的因素，下面将就这些方面进行一些分析比较。 4.     不同形式的风机比较 对于大型电厂的锅炉配套风机，目前主要有离心风机、轴流风机、混流风机三种形式，其主要特点为： ①离心风机 @ 主要用于压力高、流量小的工况 @ 高效区范围小 @ 靠挡板调节，损失较大 @ 结构相对简单，维护方便 ②动叶可调轴流风机 @ 主要用于压力低、流量大的工况 @ 高效区范围大 @ 靠液压缸调节，动作准确、迅速 @ 风机结构紧凑 ③混流风机 @ 主要用于压力低、流量大的工况 @ 高效区范围较小，低负荷时效率低 @ 靠导叶调节，调节机构简单 @ 风机体积较大 根据以上风机的主要特点，在选择风机的型式时，可以遵循以下原则： u 风机安装空间：如果现场没有足够大的空间，应选用动叶可调轴流风机，因为动叶可调轴流风机结构紧凑，所占空间比静调混流风机小。 u 如果电厂风机经常不在额定工况下运行，应尽量选用动叶可调轴流风机，因为动叶可调轴流风机在部分负荷时，风机效率较高，与额定负荷差不多。虽然动叶可调轴流风机初投资可能多一点，但从长远利益来看，选用动叶可调轴流风机所节省的运行费用是相当可观的。 u 动叶可调轴流风机采用液压缸控制，其调节比静调风机、离心风机平稳、准确。 u 对于cfb锅炉，由于烟气压力大，流量小，选择离心风机比较合适。由于cfb风机的压力很高，为了增加运行的稳定性，此风机应选用双支撑结构，尽量避免使用悬臂结构。 下面以某600mw机组的电厂引风机为例，来比较不同类型风机的技术经济性。 下表为该电厂引风机为动叶可调轴流风机和混流风机时的参数： 风机类型 项目        工况          动叶可调轴流风机 混流风机 tb bmcr tha tb bmcr tha 流量（m3/h） 2592000 2160000 1944000 2592000 2160000 1944000 全压升（pa） 5500 4400 3900 5500 4400 3900 风机转速（pm） 745 745 745 745 745 745 风机轴功率（kw） 4365 2914 2352 4900 3450 2850 风机效率（%） 87 89 88 79 83 79 由上表可以看出，本引风机选用动叶可调轴流风机时，tb点、bmcr和tha点效率均较高，而选用混流风机时，bmcr效率相对较高，但只有83%，tb点和tha点效率很低，只有79%，与动叶可调轴流风机的相应工况相差甚远。 如按本风机年运行8500小时，其中bmcr点运行4000小时，tha点运行2500小时，其余时间为小于tha点运行，则如果选用动叶可调轴流风机，则至少节约电能4385000度，每度电按0.35元计算，那么每年节省的电费至少为153万元，可见本风机选用动叶可调轴流风机的节能效应是相当可观的。 当然，动叶可调轴流风机的初投资相对较大，如果同时考虑风机的初投资、运行费用、维护费用，即运营费用.对于大于300mw以上的机组，风机型式选择动叶可调轴流风机是比较合适的。 5.     不同位置的风机的特殊注意事项 5.1        一次风机、送风机 由于一次风机、送风机输送的空气的温度为常温，而且空气比较干净，因此，其作用与一般的通风机一样，结构上并无特殊的要求。 5.2        引风机和fgd增压风机 引风机和增压风机的作用是把烟气从锅炉中抽出去，通过脱硫系统，然后送到烟囱排入大气，通常情况下，引风机和增压风机的工作条件较差。烟气温度较高，轴承需要良好的冷却或较好的轴承设计；烟气中含有粉尘，对风机部件产生磨损，因此引风机和增压风机的叶片需要有防磨要求。 通常，叶片防磨的主要措施有以下几种：①加耐磨叶鼻，叶鼻采用高硬度的镀铬不锈钢材料，而且叶鼻是可以更换的；②采用整体叶片喷涂涂层；③采用硬度相应较高的叶片材料，如铸铁、铸钢。 不论采用哪种方法，一定要保证叶片的寿命要求，这对风机的安全节能运行非常重要。 另外，为了防止轮毂的低温腐蚀，应考虑在进气箱内设置加热元件和配置密封风机。密封风机的设置对于保护轮毂的腐蚀是非常重要的，其作用是把空气送入风机内部空间，保证风机内部(轮毂的内部)的压力比流道中烟气的压力高，从而保证烟气不进入轮毂内部，从而不腐蚀轮毂。所以不管风机是否运行，保持密封风机的运行是很必要的，因为当风机停运时，脱硫系统由于诸如挡板门泄漏等原因，会造成有部分的烟气仍通过风机，如果密封风机不运行，这些烟气就将进入轮毂内部从而发生腐蚀。目前，由于我国的脱硫系统经常停运，有部分电厂就是因为风机停运时也把密封风机停了，结果轮毂内部腐蚀的非常利害。 6.     小结 风机的选型，一定要满足使用要求、运行安全可靠、经济性好，而且便于操作和维护方便，通过上面的分析，在选型时，应综合考虑、精心策划、准确判断，以使所选设备的型号、规格与使用目的的要求相一致。这样才能保证机组的安全、高效运行。  

1.     前言 为应对全球变暖和环境污染，节能减排已成为国际上的共识。中国承诺在2020年之前将碳排放量降低40%至45%，国家的第十一个五年计划提出能源消耗的需求要降低20%，所以节约能源势在必行。风机是耗电大户，由于历史的原因，国内的绝大部分风机效率不高，对其进行节能改造是响应国家节能减排政策的很好的措施。本文将对风机的变频节能改造方案进行分析研究，为企业风机的节能改造提供一些建设性的意见。 2.  风机采用变频改造的分析 2.1   风机变频原理 随着变频技术的发展，为风机的变频节能改造提供了可能。风机的变频原理就是通过改变风机的工作转速，来改变风机的性能，从而使风机能在相对较高的效率区运行，而达到节约能源的目的。 不同转速时风机的参数变化定律： 其中：q：风量； h：风压； n：轴功率；下标1和2是不同的转速 从上边的公式可以看出，当转速改变时，风压、风量、轴功率都随转速的变化而变化，即风机的性能曲线改变了，见图1。图中，横坐标代表风量，纵坐标代表风压。当风机的转速从n1变为n3时，风机的工作点也从点1变为点3，从而使风机在低负荷运行时（比如点2），风机的效率比在转速n1工作时高，从而达到节能的目的。 2.2  风机采用变频改造必须注意的问题    风机变频的确节能，但由于风机都是相对比较大的转速较高的旋转机械，在采用变频改造时必须考虑诸如强度、转子疲劳、轴承润滑、失速等问题，否则会有非常大的安全隐患，下面就这些方面一一分析。 2.2.1 主轴的振动问题 为了避免风机运行时产生共振，设计转子时，其自然频率（或者叫临界转速）必须避开工作转速一定距离，通常考虑一阶临界转速和二阶临界转速。固定转速时，是很容易考虑的设计时只要转子的自然频率避开此区域就行了。但如果进行变频改造，就必须核算不同转速下的临界转速，其值是不一样的，这样在不同的转速下，就必须避开该转速下的谐振区域，或者说转子的设计要使其在不同转速下运行时都不会产生共振，这个计算是比较难的，甚至有些情况下，在不同转速下都不产生共振是不大可能的。                    大型工业风机的转子都比较大，如果在进行变频改造时不考虑这个问题，后果是很严重的，轻的风机振动大、转子容易疲劳，重者会发生飞车事故，发生灾难性事故。 2.2.2 轴承的润滑问题 风机采用变频改造时，转速改变后对轴承的的负载、润滑、寿命及检修周期都会有影响，在进行改造前，必须核算变频工况下的轴承的润滑情况。 2.2.3  风机失速控制 风机的性能曲线一般是带有拐点的驼峰曲线，拐点左侧区域都为风机的失速区，风机运行时，必须在拐点右侧的区域运行。如果风机长期在失速区运行，会造成转子疲劳、轴承损坏等问题，具有很大的危险性，所以风机千万不能在失速区工作。 变频时，随着风机转速的变化，失速区域也随着变化，所以需要保证风机在不同转速运行时都不在该转速下的失速区工作，这对操控来说是比较困难的。              2.2.4  变频装置的可靠性 采用变频驱动，变频器的安全性和可靠性是至关重要的，关系到整个机组是否能安全运行，目前国内由于变频故障导致风机不能正常运行的案例不在少数。 另外，变频器的安全稳定性受环境状况的影响较大，影响的主要因素有灰尘、温度和湿度等。一些电厂在这些方面都出现过问题，应引起重视，人为改善变频器的工作环境是变频器稳定运行的主要方法，比如修建空调房等。 2.2.5  合理评估变频的节能效果 前面已经提到，变频只是能提高风机低负荷时的效率，但提高后的效率不可能超过风机在设计点的效率，即风机的最高效率，如果风机本身的最高效率就不是很高，那么变频后部分负荷的效率是相对有所提高，但此时风机的效率依然不高（相对于其他风机）。 另外，变频改造时，需要考虑变频器空调房等一些辅助设施的费用，包括变频器的维护运行费用. 3.   总结 通过以上分析，风机变频需要注意的事项概括如下： a)      变频是大型工业风机的节能改造方案的其中一个可行的方案，节能改造效益明显； b)   风机变频节能改造，在技术上要落实的方面比较多，尤其要核算风机的扭振。 c)   变频只能提高风机工作点的效率，而不能提高风机设备的最高效率。