文/石雪松 馮占宸

通過對風(fēng)機進行節(jié)能技術(shù)改造和運行調(diào)節(jié),提高了運行效率——通過加裝風(fēng)機智慧運維系統(tǒng)，對電機電壓、電流、功率因素、頻率等電參數(shù)進行在線監(jiān)測，經(jīng)過多次反饋數(shù)據(jù)分析后，確定改造方案。改造后引風(fēng)機系統(tǒng)運行效率大幅度提高，節(jié)能效果顯著，減少風(fēng)機故障停機次數(shù)，設(shè)備運行與維護費用下降。

隨著碳中和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，節(jié)能提效已經(jīng)成為能源戰(zhàn)略的重中之重，推進能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，引導(dǎo)傳統(tǒng)計量數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫在眉睫。在我國熱電廠中，電廠用電量占總發(fā)電量的8%～10%，鍋爐風(fēng)機消耗電量約占總廠用電的25%。實際使用中的風(fēng)機其運行效率低于80%的約占88%，如圖1所示。傳統(tǒng)電量統(tǒng)計無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控，存在5%的誤差，無法輸出精準(zhǔn)報表。因此風(fēng)機能耗數(shù)據(jù)需要精準(zhǔn)監(jiān)控，同時輸出可視化、定制化報表，才能制定合理的改造方案進行節(jié)能改造，提高風(fēng)機運行效率。在保證運行技術(shù)參數(shù)的前提下，通過采用高效節(jié)能產(chǎn)品代替老產(chǎn)品降低系統(tǒng)運行能耗，有著十分重要的意義。

圖1 實際使用中的風(fēng)機其運行效率

山東開泰電廠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170 000 m3/h,額定風(fēng)壓6.2×10-3MPa,設(shè)計工況溫度145℃，工作轉(zhuǎn)速960 r/min,配套的YPT500-6型10 kV電動機的額定功率500 kW，原引風(fēng)機實際運行工況點參數(shù)見表1，運行過程中常常發(fā)振動。

表1 引風(fēng)機改造前跟蹤測試情況

風(fēng)機智慧運維

通過加裝風(fēng)機智慧運維系統(tǒng)，對電機電壓、電流、功率因素以及頻率等電參數(shù)進行在線監(jiān)測，根據(jù)風(fēng)機運行時間進行換算，可以準(zhǔn)確計算出能耗，輸出能耗報表。同時結(jié)合監(jiān)測到的風(fēng)機性能、安全參數(shù)（流量、壓力、溫度及振動等），便于技術(shù)人員在機組運行過程中判別機組性能劣化趨勢，準(zhǔn)確可靠地把握風(fēng)機工作狀況，使得運行、維護和管理人員心中有數(shù)。風(fēng)機專家經(jīng)過現(xiàn)場勘察，結(jié)合故障分析模塊輸出的分析報表，最終找出風(fēng)機運行效率低下、頻繁振動的原因：

1、原引風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓富余量過大

原引風(fēng)機型號因鍋爐最大蒸發(fā)量所需的流量和系統(tǒng)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，都留有較大的富余量，鍋爐實際排煙溫度低于風(fēng)機設(shè)計溫度約30～40℃左右，綜合因素導(dǎo)致風(fēng)機實際運行工況點較大幅度偏離原設(shè)計最佳工況點，長期處于低效率區(qū)運行，能源無效損耗較大。

2、原引風(fēng)機屬于20世紀70年代風(fēng)機產(chǎn)品

工況點設(shè)計理論效率最高為80.2%。隨著近年來新型高效風(fēng)機技術(shù)的發(fā)展，后傾高效風(fēng)機的出現(xiàn)，其氣動效率遠遠高于傳統(tǒng)的前向風(fēng)機。

3、積灰和磨損導(dǎo)致振動

現(xiàn)場工作人員根據(jù)風(fēng)機智慧運維系統(tǒng)發(fā)出的運維提醒及分析預(yù)見了可能積灰和磨損現(xiàn)象，停機檢查也證明了我們的判斷。發(fā)現(xiàn)原引風(fēng)機葉輪為前向型葉片，運行過程中極易積灰和磨損。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計研究，在可視化圖表上可以直觀地看到振動異常的變化趨勢。隨即制定維護策略：每6個月需重新校正葉輪動平衡，每18個月需要更換新葉輪。

改造方案

據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的信息，原引風(fēng)機通常運行工況為35 Hz～43 Hz之 間,并 且 以40 Hz運行相對較多，鍋爐蒸汽流量約65 t/h。經(jīng)多次現(xiàn)場熱態(tài)實測風(fēng)機輸出參數(shù)及煙道阻力參數(shù)，以40Hz運行參數(shù)為電廠鍋爐日常狀態(tài)，經(jīng)數(shù)據(jù)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

通過對原有引風(fēng)機在線監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的計算，確定新引風(fēng)機選型參數(shù),常用工況風(fēng)量135 000 m3/h,靜 壓4.4×10-3MPa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(jié)合現(xiàn)場實測安裝尺寸，并對新引風(fēng)機進行強度校核計算后，確定新風(fēng)機型號為LTF-702№19.8D，風(fēng)機最高效率為89.3%，BMCR點設(shè)計效率均高于86%（見圖4）,TB點流量為BMCR點的1.28倍。

圖2 電廠引風(fēng)機布置局部圖

圖3 風(fēng)機在線監(jiān)測

圖4 新引風(fēng)機性能曲線圖

鍋爐處于負荷65 t/h時，風(fēng)機運行軸功率為269 kW，而選LTF-702№19.8D風(fēng) 機 效 率 為86.5%，軸功率為233 kW，軸功率可降低13.3%，每小時大約節(jié)電36?，按每年8 000 h運行計算，新引風(fēng)機比原引風(fēng)機每年可節(jié)省電能5.7kW×8 000 h=28.8萬kW?h。

2、優(yōu)化葉片結(jié)構(gòu)，耐磨性能加強

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

更換范圍：機殼、葉輪、進風(fēng)機口，原基礎(chǔ)、原電動機、原傳動組（軸承箱、軸承和主軸）和原進出口軟連接均利舊，風(fēng)機改造后不再安裝入口調(diào)節(jié)門，風(fēng)機參數(shù)的調(diào)節(jié)由變頻調(diào)節(jié)完成。

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

其中，利用改造后的機殼組側(cè)面與混凝基礎(chǔ)之間的富裕空間，增設(shè)了排污管，方便檢修時風(fēng)機內(nèi)的積灰和污水的排出，見圖5。

圖5 新引風(fēng)機結(jié)構(gòu)

節(jié)能效益統(tǒng)計和對比

新風(fēng)機安裝后在40Hz運行時，對其參數(shù)進行現(xiàn)場測試，測得 風(fēng) 機 靜 壓Pst=3.4×10-3MPa，煙氣流量Q=14.2萬m3/h，計算軸功率為236 kW,軸功率實際降低12.3%，每小時大 約 節(jié) 電33?，按運行8 000 h/年計算每年可節(jié)省電能26.4萬kW?h，節(jié)能改造效益統(tǒng)計和對比如表3所示。

表3 改造節(jié)能效益統(tǒng)計表和對比

結(jié)論

改造后，引風(fēng)機系統(tǒng)運行效率大幅度提高 ,節(jié)能效果顯著；葉片為后傾型，不易積灰，具有良好的耐磨性及噪聲低等特點，延長了葉輪的使用壽命，減少了風(fēng)機故障停機次數(shù)，設(shè)備運行與維護費用下降。

采用變頻調(diào)節(jié)后，由于通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能，在負荷率較低時，電機、風(fēng)機轉(zhuǎn)速也降低，主設(shè)備及相應(yīng)輔助設(shè)備如軸承等磨損較前減輕，管網(wǎng)系統(tǒng)運行壽命延長。

節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本是熱電行業(yè)在市場經(jīng)濟中立足的重要基礎(chǔ)之一。采用風(fēng)機節(jié)能改型和變頻技術(shù)對熱電廠主要輔機之一的引風(fēng)機進行節(jié)能技術(shù)改造和運行調(diào)節(jié)，是當(dāng)前電廠節(jié)能的重要有效措施。不僅提高了引風(fēng)機單機效率和系統(tǒng)運行效率，大幅度節(jié)約用電，保證安全性，還能順應(yīng)節(jié)能的發(fā)展趨勢。 ●