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作者：石雪松　馮占宸

一、前言

隨著(zhù)碳中和數字經(jīng)濟發(fā)展，節能提效已經(jīng)成為能源戰略的重中之重，推進(jìn)能源結構調整，引導傳統計量數字化轉型迫在眉睫。在我國熱電廠(chǎng)中，電廠(chǎng)用電量占總發(fā)電量的8%～10%，鍋爐風(fēng)機消耗電量約占總廠(chǎng)用電的25％。實(shí)際使用中的風(fēng)機其運行效率低于80%的約占88%（圖1）。傳統電量統計無(wú)法實(shí)現遠程監控，存在5%的誤差，無(wú)法輸出精準報表。因此風(fēng)機能耗數據需要精準監控，同時(shí)輸出可視化、定制化報表，才能制定合理的改造方案進(jìn)行節能改造，提高風(fēng)機運行效率。在保證運行技術(shù)參數的前提下，通過(guò)采用高效節能產(chǎn)品代替老產(chǎn)品降低系統運行能耗，有著(zhù)十分重要的意義。

圖1

山東開(kāi)泰電廠(chǎng)二期鍋爐所配置的除塵原引風(fēng)機為JY75-38-12№19.5D，額定風(fēng)量170000 m³/h , 額定風(fēng)壓6200Pa ,設計工況溫度145℃，工作轉速960r/min,配套的YPT500-6型10kV電動(dòng)機的額定功率500kW，原引風(fēng)機實(shí)際運行工況點(diǎn)參數(見(jiàn)表1),運行過(guò)程中常常發(fā)振動(dòng)。

表1　引風(fēng)機改造前跟蹤測試情況

二、風(fēng)機智慧運維

通過(guò)加裝風(fēng)機智慧運維系統，對電機電壓、電流、功率因素、頻率等電參數進(jìn)行在線(xiàn)監測，根據風(fēng)機運行時(shí)間進(jìn)行換算，可以準確計算出能耗，并且輸出能耗報表。同時(shí)結合監測到的風(fēng)機性能、安全參數（流量、壓力、溫度、振動(dòng)等），便于技術(shù)人員在機組運行過(guò)程中判別機組性能劣化趨勢，準確可靠的把握風(fēng)機工作狀況，使得運行、維護、管理人員心中有數。風(fēng)機專(zhuān)家現場(chǎng)勘察，結合故障分析模塊輸出的分析報表，找出風(fēng)機運行效率低下、頻繁振動(dòng)的原因：

1、原引風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓富余量過(guò)大。

原引風(fēng)機型號因鍋爐蒸發(fā)量所需的流量和系統阻力的要求，在確定風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓和電機功率配置時(shí)，都留較大的富余量，鍋爐實(shí)際排煙溫度低于風(fēng)機設計溫度約30-40℃左右，綜合因素導致風(fēng)機實(shí)際運行工況點(diǎn)較大幅度偏離原設計佳工況點(diǎn)，長(cháng)期處于低效率區運行，能源無(wú)效損耗較大。

2、原引風(fēng)機屬于七十年代風(fēng)機產(chǎn)品

工況點(diǎn)設計理論效率為80.2%。隨著(zhù)近年來(lái)新型高效風(fēng)機技術(shù)的發(fā)展，后傾高效風(fēng)機的出現，其氣動(dòng)效率遠遠高于傳統的前向風(fēng)機。

3、積灰和磨損導致振動(dòng)

現場(chǎng)工作人員根據風(fēng)機智慧運維系統發(fā)出的運維提醒及分析預見(jiàn)了可能積灰和磨損現象，停機檢查也證明了我們的判斷。發(fā)現原引風(fēng)機葉輪為前向型葉片，運行過(guò)程中極易積灰和磨損。通過(guò)對監測數據的統計研究，在可視化圖表上可以直觀(guān)的看到振動(dòng)異常的變化趨勢。隨即制定維護策略：每6個(gè)月需重新校正葉輪動(dòng)平衡，每18個(gè)月需要更換新葉輪。

圖2 電廠(chǎng)引風(fēng)機布置局部圖

圖3 風(fēng)機在線(xiàn)監測

三、改造方案

據在線(xiàn)監測數據反饋的信息，原引風(fēng)機通常運行工況為35Hz~43Hz之間,并且以40Hz運行相對較多，鍋爐蒸汽流量約65t/h。經(jīng)多次現場(chǎng)熱態(tài)實(shí)測風(fēng)機輸出參數及煙道阻力參數，以40Hz運行參數為電廠(chǎng)鍋爐日常狀態(tài)，經(jīng)數據處理分析，確定改造方案。

1、量體裁衣，優(yōu)化定做新型高效風(fēng)機

通過(guò)對原有引風(fēng)機在線(xiàn)監測數據結果的計算，確定新引風(fēng)機選型參數,常用工況風(fēng)量135000m³/h,靜壓4400Pa量身定做了一款與運行狀況相匹配的新型高效后傾風(fēng)機，結合現場(chǎng)實(shí)測安裝尺寸，并對新引風(fēng)機進(jìn)行強度校核計算后，確定新風(fēng)機型號為L(cháng)TF-702№19.8D，風(fēng)機效率為89.3%，BMCR點(diǎn)設計效率均高于86%（見(jiàn)圖4）,TB點(diǎn)流量為BMCR點(diǎn)的1.28倍。

鍋爐處于負荷65t/h時(shí)，風(fēng)機運行軸功率為269kW，而選LTF-702№19.8D風(fēng)機效率為86.5%，軸功率為233kW，軸功率可降低13.3%，每小時(shí)大約節電36度，按每年8000小時(shí)運行計算，新引風(fēng)機比原引風(fēng)機每年可節省電能5.7kWX8000h=28.8萬(wàn)kW.h。

圖4 新引風(fēng)機性能曲線(xiàn)圖

表2 鍋爐負荷65t/h時(shí)，原引風(fēng)機實(shí)測性能與新引風(fēng)機設計性能比較

 2、優(yōu)化葉片結構，耐磨性能加強

采用后向板型葉片設計，不易積灰。設計了合理的葉片安裝角，在保證性能高效的同時(shí)，也有效適于確保合理的氣流正攻角，有效降低葉片進(jìn)口磨損。本次節能改造方案確定如下：

更換范圍：機殼、葉輪、進(jìn)風(fēng)機口，原基礎、原電動(dòng)機、原傳動(dòng)組（軸承箱、軸承和主軸）和原進(jìn)出口軟連接均利舊，風(fēng)機改造后不再安裝入口調節門(mén)，風(fēng)機參數的調節由變頻調節完成。

其中，利用改造后的機殼組側面與混凝基礎之間的富?？臻g，增設了排污管，方便檢修時(shí)風(fēng)機內的積灰和污水的排出。（見(jiàn)圖5）

圖5 新引風(fēng)機結構

四、節能效益統計和對比

新風(fēng)機安裝后在40Hz運行時(shí)，對其參數進(jìn)行現場(chǎng)測試，測得風(fēng)機靜壓Pst=3400Pa，煙氣流量Q=14.2萬(wàn)m³/h，計算軸功率為236kW,軸功率實(shí)際降低12.3%，每小時(shí)大約節電33度，按運行8000小時(shí)/年計算每年可節省電能26.4萬(wàn)kW.h，節能改造效益統計和對比（見(jiàn)表3）。

表3 改造節能效益統計表和對比

五、結論

改造后，引風(fēng)機系統運行效率大幅度提高 ,節能效果顯著(zhù)；葉片為后傾型，不易積灰，具有良好的耐磨性及噪音低等特點(diǎn)，延長(cháng)了葉輪的使用壽命，減少風(fēng)機故障停機次數，設備運行與維護費用下降： 采用變頻調節后，由于通過(guò)調節電機轉速實(shí)現節能，在負荷率較低時(shí)，電機、風(fēng)機轉速也降低，主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕，管網(wǎng)系統運行壽命延長(cháng)。

節能降耗、降低生產(chǎn)成本是熱電行業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟中立足的重要基礎之一。采用風(fēng)機節能改型和變頻技術(shù)對熱電廠(chǎng)主要輔機之一的引風(fēng)機進(jìn)行節能技術(shù)改造和運行調節 ,提高單機效率和系統運行效率 ,大幅度節約用電，安全性好，工期短，順應節能的發(fā)展趨勢，是當前電廠(chǎng)節能的重要有效措施。

 作者簡(jiǎn)介：

石雪松，原中國通用機械工業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)、風(fēng)機分會(huì )秘書(shū)長(cháng)，主要從事風(fēng)機行業(yè)管理工作。

馮占宸，沈陽(yáng)德瓦特汽輪動(dòng)力有限責任公司，主要從事透平壓縮機、汽輪機及控制部分設計。

文章來(lái)源：中國工業(yè)新聞

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