锅炉引风机运行状况分析及改造方案.doc

1、华北电力大学（北京）成人教育学院毕 业 设 计 专 业 热动 班 级 热动0316 学生姓名 赵艳丽 指导教师 康志忠 2007 年 09 月 28 日华北电力大学（北京）成教学院 2007 届毕业设计（论文）任务书姓名赵艳丽专业热动班级0316毕业设计（论文）题目锅炉引风机运行状况分析及改造方案毕业设计（论文）工作起止时间2007-62007-10地点毕业设计（论文）的内容：由于引风机的裕量过大，从而导致各运行工况的效率都偏低，电耗大。降低引风机的转速是解决引风机裕量过大的有效措施，尤其是对于已投入生产的运行机组引风机的改造项目，采用引风机降转速可以说是一种切实可行、事半功倍的措施。具体做法

2、：保留原电动机的原转速作为高速档，再增加一个低速档，即改造为双速电动机。低速档的转速经综合分析比较，以采用14极，428r/min为宜。这样，在目前的状况下，即使在机组额定负荷下，引风机在低速档运行，仍留有足够的安全裕量。据初步测算，引风机由原转速降低至低速档运行时，11炉两台引风机每年可节电619.9万度。毕业设计（论文）的要求： 教研室主任签名： 指导教师签名： 学 生 签 名： 内容摘要本文通过对引风机运行工况的效率低，电耗大问题的原因进行了分析，并提出改造方案，以达到节能降耗的目的。本文的主要工作如下：1、 分析引风机运行时的状况2、 研究引风机效率低，电耗大的问题3、 针对问题提出相

3、对的解决方案4、 达到节约降耗的结论目录内容摘要3第一章 绪论6第二章 引风机存在的问题62.1引风机选型的容量大62.2本型引风机的最高效率值和调节效率值均较低，与动叶轴流风机相比较，存在较大差距。72.3引风机裕量大，运行工况的效率偏低，电耗量大72.4引风机运行不稳定7第三章 试验结果及引风机运行工况分析83.1引风机的现场热态试验83.2运行工况点参数换算103.3引风机运行工况分析11第四章 提高引风机运行经济性的改造方案及其经济性能分析124.1方案的论证与选定124.1.11炉引风机运行经济性低的主要原因124.1.2提高引风机运行经济性的方案选择12第五章 引风机降转速后的运行

4、经济性和可靠性分析135.1引风机转速为428r/min及375r/min时的运行工况分析135.2引风机降转速后的节电效果估算145.3风机降转速后的经济效益估算165.4引风机降转速后的工作安全裕量的估算165.5确定引风机转速降低值17第六章 引风机运行不稳定的原因分析及解决方案176.1 11引风机运行不稳定的原因分析176.2解决11引风机不稳定运行的方案18第七章结论和建议187.1裕量过大是引风机存在的主要问题之一187.2运行不稳定是引风机存在的另一主要问题197.3把原单速电动机改造为双速电动机的附加要求19参考文献20致谢21 第一章 绪论国华北京热电分公司锅炉引风机为前苏

5、联制造与机组配套的产品，每台炉安装两台，型号为O435001。结构类型为两级叶轮的轴流式风机，采用前导叶静叶调节方式。在转速n500r/min，烟气温度为100时，从引风机特性曲线（见图1）测读出其在最高效率工况点的参数为： 流量=1800103 m3/h(500 m3/s)，全压ptF=6200Pa，轴功率Psh=3757kW，风机全效率tF=82.5%。相应的最高全压工况点的参数为：流量=2000103 m3/h(556 m3/s)， 全压ptF=7800Pa，轴功率Psh=5490kW，全效率tF=79%。表11炉引风机运行参数的典型值机机组负荷（MW）50045040035030025

6、0电 流（A）11引风机28028028026026026012引风机300300300280280280挡挡板开度（）11引风机28222117101212引风机514647383636引风机入口前负压（kPa）-2.44-1.80-1.27第二章 引风机存在的问题2.1引风机选型的容量大表2500MW机组引风机与600MW机组引风机的设计比较全压P(Pa)流量qv(m3/s)轴功率p(Kw)电动机功率Pd(Kw)50500MW静叶可调轴流风机（国华盘电）48125803405560060500MW动叶可调轴流风机（大唐盘电）47825583270355060500MW动叶可调轴流风机（吴泾

7、）48645042929315060500MW动叶可调轴流风机（平圩）412950027834000/2500从表1中可见，引风机本身的额定参数和机组的设计额定参数均大大高于实际运行参数，因此引风机的低效运行，尤其当机组在50额定负荷下运行时，引风机的运行效率仅为18。2.2本型引风机的最高效率值和调节效率值均较低，与动叶轴流风机相比较，存在较大差距。表3（O型）与动叶调节轴流引风机动叶可调参数比较最高效率（）流量为50时最高效率的近似值（）O型静叶调节轴流引风机8220TLT动叶调节轴流引风机8760VARIAX动叶调节轴流引风机8760三菱动叶调节轴流引风机8960从表3中可见：在引风机5

8、0额定流量工况下运行时，O型静叶调节轴流引风机耗电量约为动叶调节轴流引风机300。2.3引风机裕量大，运行工况的效率偏低，电耗量大由于机组在额定或部分负荷运行时，引风机在低效区运行，当机组负荷在50的额定负荷下运行时，引风机的运行效率不到20。引风机低效的原因，一是引风机的裕量过大，二是此型引风机不但比类似风机的额定效率低，特别是调节效率和运行效率低。由引风机的性能曲线及运行报表有关数据进行综合分析，可以粗略计算出引风机在不同负荷下的耗电量和风机的运行效率。表4全压P(Pa)流量qv(m3/s)轴功率p(Kw)运行效率（）风机组额定参数6700556454382机机组设计参数481658036

9、2177机机组负荷500MW2400400200048机机组负荷350MW1800340190032机机组负荷250MW12002701800182.4引风机运行不稳定引风机运行出现抢风现象。发生不稳定工况主要有以下两个原因：一是管路系统阻力损失大；另一个是两台并列运行引风机流量不相等，且相差较大，结果导致运行流量小的引风机的运行工况点位置移动到引风机不稳定工作区。第三章 试验结果及引风机运行工况分析3.1引风机的现场热态试验2000年5月10日1炉引风机现场热态试验结果。表2a 1炉引风机试验数据表项 目单单位工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7发电负荷MW50550745040035

10、0300250炉主蒸汽流量t/h15691576141512331087927771炉主蒸汽压力MPa24.724.624.524.1624.124.224.0炉主蒸汽温度544.5543.5544542.5543.5546545.5炉炉膛负压Pa1101001601851807070排烟气温度165.5166.3157.8147.25149.75142139.25引风机电流A320/300320/300300/280280/280280/260280/260280/260挡挡板开度%31/6232/6031/5622/5218/4514/4011/36风机组转速r/min497/498498

11、/499499/499499/499495/499496/499497/499测风机处静压Pa-971-1015-967-930-925-854-864测风机处烟温149.6151.1149.4141.6136.6134.2130测风机处密度kg/m30.87110.86770.87160.88830.89920.90510.9145测风机处流速m/s24.226.1724.522.8922.2417.7819.13测风机处流量m3/s297.4321.6301.1281.3273.3218.5235.1风风机入口处静压Pa-4468-4580-4290-3500-3000-2400-2200

12、风风机入口处密度kg/m30.84090.83690.84280.86560.88070.89120.9023风风机入口处动压Pa750.4874.6768.3678.2644.3412.6481.6风风机入口处全压Pa-3717-3705-3522-2822-2355-1987-1753风风机出口静压Pa-520-402.5-665-632.5-617.5-600-620风风机出口密度kg/m30.87500.87300.87420.89090.90190.90740.9167风风机出口动压Pa199.7232.2205.1182.5174.4112.2131.3风风机出口全压Pa-320.

13、3-170.3-459.9-450-443.1-487.8-488.7风风机全压Pa3396.73534.73061.82371.81912.11499.61229.7电风机输入功率kW1985.120451939.31693.61582.31425.71395.8测风机处静压Pa-1263-1187-1158-1213-1130-1120-1130测风机处烟温152.3152.3150.6146142.4139.2134.2测风机处密度kg/m30.86310.86370.86750.87650.88480.89180.9027测风机处流速m/s37.8236.0434.3135.3531.

14、5731.0330.23测风机处流量m3/s467.76442.89421.6434.4388381.3371.5风风机入口静压Pa-4678-4570-4113-3713-3050-2700-2600风风机入口密度kg/m30.83370.83460.84190.85470.86790.87780.8894风风机入口动压Pa1753.31591.814431540.41232.61196.51148.1风风机入口全压Pa-2925-2978-2670-2173-1817-1504-1452风风机出口静压Pa-409-400-404-400-450-460-520风风机出口密度kg/m30.8

15、7040.87050.87400.88360.89080.89760.9081风风机出口动压Pa465.1422.7385412.7332.8324.13121.4风风机出口全压Pa57.122.7-1912-117.2-135.9-208.6风风机全压Pa2981.8300126512184.61700.21367.61243.4电风机输入功率kW21152033.71910.11803.91636.51530.31521.8由试验数据求各运行工况点的轴功率和全效率由于现场条件所限，上述现场热态试验未能测出引风机各工况的轴功率，只测出了电动机的输入功率，为此下面必须求出引风机各工况点的轴功率

16、Psh和全效率tF。由电动机的输入功率求引风机的轴功率Psh，需要已知电动机效率曲线，但制造厂并未提供这一资料，而在现场测定电动机效率又有较大难度，为此，下面采用前苏联B.H.特列姆鲍夫利亚等编写的锅炉设备热工试验中推荐的经验公式确定电动机效率：（见田正渠等译的锅炉设备热工试验，电力工业出版社，1982）（1）式中：-电动机效率（%）-电动机输入功率（kW）与-分别为电动机的额定功率和额定效率，已知=5600kW，=0.96由式（1）和试验数据、PtF、可求出引风机各运行工况点的轴功率Psh及全压效率tF值，如表3a所示：（联轴器为齿形联轴器，故传动效率为100%）。表3a 引风机各工况点的P

17、sh和tF运运行工况点1234567（kW）引风机1985204519391649158214261396引风机2115203419101804163615301522（%）引风机92.192.392.091.190.689.889.0引风机92.592.391.991.590.990.489.2Psh（kW）引风机1828188817921543143312801242引风机1956187717551651148713831358tF（%）引风机55.360.251.443.236.525.623.3引风机71.370.863.757.544.437.734.03.2运行工况点参数换算为把运

18、行工况点的试验值绘制到引风机的调节特性曲线上，需把试验值换算为烟气温度为100，引风机转速为500r/min条件下的值，使之与引风机调节特性曲线的烟气温度和转速条件相一致。换算公式为： (2) (3) (4)式中：，-换算后的参数值。500r/min，=0.984kg/m3表4a与表5a为把试验测出的参数值换算为引风机设计参数的换算结果。表4a 11引风机的参数换算结果运运行工况点1234567n(r/min)497498499499495496497 (kg/m3)0.84090.83690.84240.86560.88070.89120.9023 (m3/s)297.4321.6301.1

19、281.3273.3218.5235.1(Pa)3396.73534.73061.82371.81912.11499.61229.7(kW)1828188817921543143312801242 (m3/s)299.2322.9301.7281.9276.1220.3236.5(Pa)4021418935882706217916831358(kW)2177224621041764165014481380tF(%)55.360.251.443.236.525.623.3表5a 12引风机的参数换算结果运 运行工况点 1234567n(r/min)498499499499499499499(kg

20、/m3)0.83370.83460.84190.85470.86790.87780.8894 (m3/s)467.76442.89421.6434.4388.0381.3371.5(Pa)2981.83001.02651.02184.61700.01367.61243.4(kW)1956187717551651148713831358(m3/s)469.6443.8422.4435.3388.8382.1372.2(Pa)3547355131102525193515391381(kW)2236222520631912169615391512tF(%)71.370.863.757.544.437

21、.734.03.3引风机运行工况分析把试验测得的引风机运行工况点的流量，全压，轴功率值换算为烟气温度为100，引风机转速为500r/min的值后，把它们做到烟温为100，转速为500r/min的引风机调节特性曲线（见图1）和曲线（图2）上，则从这些运行工况点在引风机调节特性曲线上的位置和特征，就可了解到引风机的运行状况：(1)、从图可见，全部引风机的运行工况点的位置，均局限在调节特性曲线的较小流量，较低全压，较小轴功率和较低效率的范围内，这表明引风机在运行中存在裕量过大而导致运行效率低的问题。(2)、11引风机的各运行工况点（在图中用圆点“”表示）已越出引风机的选择界限，有一些运行工况点已越出

22、稳定运行界限，这表明11引风机在运行中有可能出现不稳定运行工况，直接影响到引风机的安全运行，需要设法解决。(3)、由试验值求出的引风机全效率tF值与调节特性曲线上标出的全效率值能够相当好地吻合一致。这表明由试验测出的引风机特性与引风机原有特性相当地吻合一致。具体数据对比如表6a所示。（表6a中未写出图示值的，是因为效率值太低，未在调节特性曲线上标出效率值，故无法估读出效率值）。(4)、各运行工况点的档板开度值、试验值与图示值有很大差距如表7a所示。（图示值由特性曲线中估读得出）表6a 风机效率值试验值与图示值对比（）工 工况点 1234567#11引风机试验值55.360.251.443.23

23、6.525.623.3图55625242/#12引风机试试验值71.370.863.757.544.437.734.0图71.716658/表7 档板开度的试验值与图示值比较工况点1234567#11引风机试验值（%）31323122181411曲线图示值（%）47504336312523曲线图示值（%）454843/#12引风机试验值（%）62605652454036曲线图示值（%）57565148393533曲线图示值（%）5755504839/从表7可以看出，引风机各运行工况点的挡板开度值。在和这两条特性曲线上对应工况的挡板开度较接近，但试验所指示的开度值与图示值有较大差距。这可能是因为

24、两台引风机的挡板开度值标定不准确的缘故。结果是11引风机的挡板开度标度值小于实际的挡板开度，而12引风机的挡板开度标度值大于实际的挡板开度。第四章 提高引风机运行经济性的改造方案及其经济性能分析4.1方案的论证与选定4.1.11炉引风机运行经济性低的主要原因1炉引风机的最高运行效率为82.5，但由于其安全裕量过大，故实际的运行效率却很低，如11引风机在机组额定负荷和半负荷时，该引风机的运行效率分别为55.3及23.3；12引风机在机组额定负荷和半负荷时的运行效率分别为71.3及34.0。因此，引风机裕量过大而使运行工况点位于低效率区，是使引风机运行经济性低的主要原因。其次，1炉引风机是采用入口

25、静叶调节的轴流式风机，它的调节效率较低，这可从它的调节特性曲线（图1）中可以看出：若将引风机在最高效率点时的流量调节减小到原有流量的50时，其运行效率将从82下降为20。故引风机调节效率低亦是其运行经济性低的重要原因。4.1.2提高引风机运行经济性的方案选择针对引风机存在的上述问题，提高引风机运行经济性可通过下述方式实现：用动叶调节的较小尺寸的轴流风机取代现有入口静叶调节的轴流式风机。该方案的优点是既可解决原引风机裕量过大问题，也可解决原引风机调节效率低的问题。而且动叶调节的轴流风机运行安全可靠，设备投资也不算高，两台引风机共需约人民币300万元左右。4.2：采用本方案的主要难度 ：采用本方案

26、主要的困难是改造安装工程量大，如管道的改造等，需要用较长的工期，实施这一方案难度较大。4.2.1采用变频调速方式取代现有的入口静叶调节方式。该方案优点是既可解决原引风机裕量过大的问题，还可以大大提高调节效率，使引风机始终运行在高的运行效率范围内。但该方案目前存在的主要问题是变频装置的初投资太高，据估计，两台引风机的变频器投资就需约2000万元左右，因此，尽管采用变频调速后运行效率会很高，但通过全面的技术经济比较，该方案仍不是目前的最优方案。降低电动机的转速。如把原有电动机增加一个低速档，改造为双速电动机，或者用一台较低转速的电动机取代原电动机。上述方案可解决原引风机裕量过大的问题，使风机各工况

27、点的运行效率得到普遍的提高。该方案的优点是在初投资较少（约需100万元）、现场改造工作量小的条件下，可以显著地提高引风机的运行经济性，因此，本方案对本改造项目而言，可以说是较理想的方案。本方案的不足之处是仍采用原调节方式，调节效率低，从而使引风机的运行效率随着机组负荷的降低而显著减小。4.2.2改变引风机的运行方式，把原来两台引风机并联运行改为单台风机运行。从表面上看，这似乎节电量很大，但实际上并非如此。从引风机的特性曲线可以看出，单台风机运行虽是个可行方案，但单台风机运行时，运行效率仍将基本上不变，其结果是单台风机运行时，消耗的功率将成倍地增加，与两台引风机运行时的功率之和相近。单台风机运行

28、方案的另一缺点是降低了引风机运行的安全系数。对上述引风机各改造方案的经济性和可操作性进行综合考虑，经详细研究分析对比后得出，应采用降低电动机转速的方案，具体作法是仍利用原电动机，在保留原转速的基础上，再增加一个低速档，改造为双速电动机。在目前机组运行状况的条件下，引风机只需在低速档运行即可满足机组各负荷的需要。第五章 引风机降转速后的运行经济性和可靠性分析原引风机所配电动机为12极，同步转速为500r/min，低速档可选择的有14极同步转速为428r/min或16极同步转速为375r/min两个方案，下面对这两方案进行经济性和可靠性分析。5.1引风机转速为428r/min及375r/min时的

29、运行工况分析根据相似定律，可把转速n=500r/min时引风机的调节特性曲线，变换为吸风转速为428r/min及375r/min时的调节特性曲线，如图3与图4所示。把试验测出的各工况参数值换算为烟气温度为100（此时烟气密度为0.984kg/m3）下的参数值（见表4a），再把这些参数分别做在n428r/min及n375r/min的引风机调节特性曲线上，就可以了解和分析引风机在转速428r/min及375r/min时的运行状况。如图3与图4所示。从图中可以看出，当引风机转速为428r/min及375r/min时，各工况点的运行效率都显著提高，如表8所示。表8 转速为500，428，375r/mi

30、n时引风机各工况点的全效率值比较工工况点1234567#11引风机n=500时的tF(%)55.360.251.443.236.525.623.3n=428时的tF(%)70.072.069.060.050.045.040.0n=375时的tF(%)70.071.070.070.065.049.040.0#12引风机n=500时的tF(%)71.370.863.757.544.437.734.0n=428时的tF(%)79.580.478.072.065.051.045.0n=375时的tF(%)77.080.080.478.072.066.561.0-表示tF值是从引风机调节特性曲线图中估读

31、得出的。从图中还可以看出，当转速下降为428r/min及375r/min后，11引风机的运行工况点极大多数仍都位于不稳定工作区，其安全可靠没有明显好转。当转速n=428r/min时，机组在额定负荷时（工况点1和2），引风机的挡板开度在70至80之间，表示引风机仍有足够的安全裕量。当转速n=375 r/min时，机组在额定负荷时（即工况点1和2），引风机挡板开度已达90以上，表明只有很小的安全裕量。5.2引风机降转速后的节电效果估算无论引风机转速如何变化，引风机各工况点的流量值和全压值是不会改变的，亦即是引风机的输出功率=是不会改变的，这是因为工况点的和是由机组负荷（工况）和管路系统所决定的。由

32、此可知，引风机在不同转速下的轴功率与全效率成反比。即（5）由上式，根据n=500r/min时引风机各工况点的、值见表3a与表8，再根据另一转速下相应工况点的引风机全效率值（查表8）即可求出轴功率值。表9与表10列出了转速为428r/min及转速为375r/min时，引风机各工况点的轴功率值。表9 引风机转速428r/min时各工况点的轴功率值工工况点1234567#引#11引风机风机n=500时的Psh(kW)1828188817921543143312801242n=428时的(kW)14441578133511111046728722Psh1= Psh-(kW)38431045743238

33、7552518#1#12引风机引风机n=500时的Psh(kW)1956187717551651148713831358n=428时的(kW)1754165314331319101610221026Psh2= Psh-(kW)202224322332472361332Psh1+Psh2(kW)586534779764859913850表10 引风机转速375r/min时各工况点的轴功率值工工况点1234567#1#11引风机引风机n=500时的Psh(kW)1828188817921543143312801242n=375时的(kW)144415791316922805669723Psh1=

34、Psh- (kW)384309476621628611519#1#12引风机引风机n=500时的Psh(kW)1956187717551651148713831358n=375时的 (kW)1811166113901217917784757Psh2= Psh-(kW)145216365434570599601Psh1+Psh2(kW)5295258411055119812101120由轴功率值可以求出电动机的输入功率，Psh/d (6)式中： 由式（1）求出，式中电动机低速档的额定效率取95（即比原电动机额定效率值96略低一点），电动机的额定功率PN，转速为428r/min时取3600kW；转

35、速为375 r/min时取为2400kW。确定上述电动机额定功率的原理是：我们所选择的双速电动机的特性是转矩按转速平方降低特性的电动机，其功率与转速的三次方成正比，故由电动机在转速为500 r/min时额定功率为5600kW，从而可以求出转速为428r/min及375r/min时的额定功率。电动机转速为428r/min及375r/min时，11及12引风机各工况点的电动机输入功率分别如表11和表12所示。表11 引风机转速428r/min时各工况点的电动机输入功率工工况点1234567#1#11引风机引风机轴功率Psh (kW)14441578133511111046728722电动机效率 (

36、%)91.391.890.889.488.985.185.0电动机输入功率 (kW)15821719147012431177855849#1#12引风机引风机轴功率Psh (kW)1754165314331319101610221026电动机效率 (%)92.492.191.290.688.688.788.7电动机输入功率 (kW)1898179515711456114711521157注：求 时，需要已知，因此准确的 值，需要用迭代法求出。本表求 时，近似认为Psh/EPsh/0.95。转速降为428r/min与375r/min后引风机各工况点的电动机输入功率节约量如表13所示。表12 引风

37、机转速375r/min时各工况点的电动机输入功率工工况点1234567#1#11引风机引风机轴功率Psh (kW)144415791316922805669723电动机效率 (%)93.393.792.991.090.088.589.2电动机输入功率 (kW)1548168514171013894765811#1#12引风机引风机轴功率Psh (kW)1811166113901217917784757电动机效率 (%)94.293.993.292.691.089.989.6电动机输入功率 (kW)19221769149113141008872845表13降转速后电动机输入功率的节约量工工况点1

38、234567#11引风机n=500时（kW）1985204519391694158214261396n=428时（kW）15821719147012431177855849n=375时（kW）1548168514171013894756811=-（kW）403326469451405571547=-（kW）437360522681688670585#12引风机n=500时（kW）2115203419101804163615301522n=428时（kW）1898179515711456114711521157n=375时（kW）19221769149113141008872845=-（kW）217239339348489378365=-（kW）1932654194906286586775.3风机降转速后的经济效益估算设1炉引风机每年运转的时间为7200小时，