大唐张家□发电总厂（河北张家口075131）王海滨了较全面的试验研究，帮助用户了解此风机的变频性能及运行中注意的问题，同时还分析了变频风机投资回报期的问题，为今后电厂选择风机提供数据依据。
率；转速。
26：B实施“厂网分开、竞价上网”对发电厂运行的可靠性及经济性提出了更高要求。从经济性角度分析，锅炉侧风机是机组中的电耗大户，耗电量约占机组总耗的30%，其中一次风机是锅炉的主要辅机，也是节能工作的主要对象。从可靠性的角度分析，锅炉辅机故障造成机组降负荷，锅炉灭火甚至被迫停机的节故时有发生，严重影响了机组发电的可靠性。从这两方面考虑深入研究锅炉辅机的可靠性及经济性，发现并解决问题，对于发电企业和电网都具有重要意义。为此，张家口发电厂针对部分辅机运行效率低、电耗大的问题，在7、8号机组一次风机的设计中采用了变频技。术。在安装调试过程中，针对一次风机进行了多项冷态及热态性能试验，投产后结合电厂试验进行了7、8号机组一次风机运行经济性比较。通过试验数据分析，对变频一次风机的可靠性及经济性进行了探讨和研究。
1设备概况及设计参数1.1主要设备简介张家口发电厂7、8号机组锅炉是国产亚临界燃煤汽包锅炉，出力为1025t/h.配置6套中速磨煤机直吹制粉系统和三分仓回转空预器。一次风系统为上海鼓风机厂生产的2台双吸入离心式冷一次风机母管系统，风机型号为2248AZ/977，风机调节方式为入口挡板调节+速度调节，叶片为后弯板形，电机额定功率为1 800kW，额定转速为1480r/mm.设计的风机全压效率（ECR工况）：（1）入口挡板调节62.2%；（2）变频器调节84.8%.与一次风机相配套的变频器是六…！！-BradleyRockwellAutomation公司生产的第二代AB-PowerFlex7000变频器。密封风系统为2台离心式密封风机组成的母管系统，密封风机入口介质取自一次风机出口的压力冷风。
一次风机的设计参数见表1，运行参数见表2.表1一次风机设计参数项目参数或说明风机型号型式离心式，双吸双支撑型风机进出口角度进口45°，出口135°（每台炉左右旋各1台）调节方式进口档板调节（全程）+速度调节（35%BMCR以上工况）叶片型式后弯板型叶片外径/mm电机型号电机铭牌出力/kW电机电流/A电机转速/（r 480/丨489（风机设计/电机铭牌值）转动惯量/（kg风机最大扭矩/（N叶轮圆周速度/（m 2主要试验内容2.1风机冷态试验风机冷态试验主要用来测试在单独运行条件下的节流和调节特性，它包括风机在不同转速下不同出力的一些试验工况。同时，还包括风机并列运行试验。
2.2风机热态试验风机的热态试验是在锅炉机组的稳定工况下进行，风机出力的改变主要通过调节风机转速，在风机电流允许的情况下，入口挡板的开度一般为100%，风机出力变化的范围由锅炉负荷可能变化表2一次风机运行参数项目设计工况体积流量/（m3质量流量/（kg.s-.风机总压升/Pa风机静压升/Pa进口压力/Pa进口温度/C进口密度/（kg全压效率（入口档板调节）/%全压效率（变频器调节）/%风机轴功率/kW的范围来决定，以期得到风机在工作系统中的调节特性、风机的单位耗电M等。在结束一个工况试验后，改变锅炉蒸发量再进行下一工况试验。
2.3风机经济性对比试验：在不同稳定负荷工况下，对比7、8号机组一次风机的单位电耗。此试验中为保证数据的可比性，试验是在相同负荷下进行的，同时维持相同的制粉系统及一次风机出口风压，调整预热器间隙在自动位置，设置相同的间隙设定值。
进口导叶调节是通过调节进口导叶的角度，使进入风机叶轮进口的气流产生预旋绕来改变风机的性能曲线，以适应机组不同工况的需求。离心式风机一般采用正旋绕调节方式，由理论压头公式*可知，flu为正时，压头下降。也就是说，当导叶安装角调至90*（导叶全开）时，叶轮进口气流无旋绕Ulu= 0），风机出力最大；当导叶安装角调小时，叶轮进口气流为正旋绕U-lu>0〉，风机出力随之减小。
进口导叶调节过程中，与风机相匹配的管网特性也发生了改变，此时导叶关的越小，节流损失越大，风机运行效率越低，现在电网峰谷差很大，很多大机组都要参与电网调峰工作，因此锅炉侧风机经常运行在低负荷状态，偏离风机设计的高效率区域，另外风机在选型过程中都考虑了一定的裕量，造成这种偏离更大。风机的这种低效率运行状况很不经济。
从空气动力学理论得知，改变通风机转速的调节方法是最合理的。通风机在运行时随着转速的降低，通风机的工作效率仍可以保持较高的水平，而此时风机的功率则由丁流M与压力的降低而显著下降。当通风机的转速变化时，风机的流tt.、全压/>、功率尸与转速的关系遵循F列公式变化：由以上关系式可知功率的降低幅度最大，是成三次方降低。从理论上这也说明变转速调节方式节能效果显著。由管网持性方程与以上变转速过程中全压与流蛰的关系比较，在变转速调节过程中风机特性曲线的变化正好与管网阻力特性曲线的变化相吻合，这种调节过程也是最为合理的一种。同时，采用变速调节，可有效地减轻叶轮的磨损，延长叶轮使用寿命，降低风机的噪声，从而降低了风机和电动机的故障率，提高r风机运行的可靠性，减少了风机维修费用。采用变转速调节为风机的自动调节提供了有利条件，特别是对于变频调速，其调节范围更大，调节过程更加稳定、平滑，调节品质优良，这样使得在调节过程中对锅炉燃烧稳定起到积极作用，从而提高了整个机组的可靠性。另外使用变频器调节可实现软启动，对电动机和电网冲击很小。
风机的启动转速为180r/min，启动电流为28A.启动时对电网冲击很小。
风机启动时噪音降低，入口挡板在全开位，入口节流损失减小，现场工作环境有明显改善。
1试验结果表3 1030r/min转速风机试验结果项目试验序号丁入口挡板开度变频器开度x/%一次风机电流//A风机静压升/Jsf/Pa风机进口流量Qi/（m3风机质量流量Mi/（kg电动机输入功率Pf：/kW风机进口截面风速wi/（m.s-风机出口截面风速w/（m.s-1）介质平均密度内。V（kg.m3）风机轴功率尸sI>AW风机有效功率PeAW风机设备效率，E/%风机全压效率f/%表4 1J75r/min转速风机试验结果试验序号贝H丁入U挡板开度3>/%变频器开度W一次风机电流//A风机全pi/Pa风机静压升/M/Pa风机进口流MQiAn电动机输入功率尸F：/kW风机进口截面风速wi/（m风机出口截面风速。S-4介质平均密度pi.2/（kg风机轴功率八h/kW风机有效功率/VkW风机设备效率奸/风机全压效率T.F/%表5 1319r/min转速风机试验结果试验序号；贝曰入口挡板开度y/%‘变频器开度1/%一次风机电流//A风机全Pi/Pa风机静压升M/Pa风机进口流量Q"（m3风机质量流MM1；/（kg电动机输入功率PeAW风机进口截面风速Wl/（m.s——1）风机出U截面风速W2/（nS-1）介质平均密度-3）风机轴功率PTh/kW风机有效功率Pe/kW风机设备效率咋/%风机全压效率7，。f/%表61389r/min转速风机试验结果项目试验序号丁入口挡板开度jy/%变频器开度一次风机电流//A风机全压Autai/Pa风机静压升Af/Pa风机进口流量*S-1）风机质量流量MJ（kg电动机输入功率Z/kW风机进14截面风速wi/（m风机出口截面风速*s"介质平均密度pi.s/tkg.m-3）风机轴功率尸sh/kW风机有效功率/VkW风机设备效率胙/%风机全压效率表7维持11kPa以上风压工况风机试验结果项试验序号丁入U挡板开度。y/%变频器汗度x/% -次风机电流//A风机静压升/*/Pa风机进丨流*Sl）电动机输入功率尸E/kW风机进U截面风速/（m风机出口截面风速*sM介质平均密度！K（kg f4机轴功率hh/kW风机有效功率P“kW K机全压效率7uf/%表81号一次风机热态工况风机试验结果项臼试验序号人n挡板开度%变频器度。W次风机电流//A Ml机全压风机静压升hf/Pa风机质童流量A/i电动机输入功率//kW K机进U截面风速wi/（m*s-1）风机出口截面风速/介质f均密度川。：；/（kg）4机轴功率/\hZkW风机有效功率/VkW风叽设备效率许/%风机全压效率表92号一次风机热态工况风机试验结果试验序号入口挡板开度V%变频器度i/%一次风机电流//A风机全压办mal/Pa风机静压升psf/Pa风机进口流量Qi/（m3*s-1）风机质量流量A/i/（kg*s-1）电动机输入功率尸E/kW风机进口截面风速*s-0风机出口截面风速u2/（m*s-）介质平均密度Pu/Ckg*m-3）风机轴功率/WkW风机有效功率h/kW风机设备效率作/风机全压效率，t，F/%项表10 7、8号机组一次风机消耗功率及机组单耗对比数据表项目参数工况1工况2工况3工况4机组负荷/MW主汽流量川*h-1）7号机组1号一次风机参数……
电流/A出口一次风压/kPa输入功率4W机组负荷/MW主汽流量八1 7号机组2号一次风机参数。
电流/A出口一次风压/kPa输入功率/kW 7号机组一次风机消耗总功率/kW 7号机组一次风机单耗AkW机组负荷/MW主汽流fi/（t总燃料量/（t 8号机组1号一次风机参数电流/A风机转速/（r出口…次风E/kPa输入功率，/kW机组负荷/MW主汽流量八1总燃料量At.h 8号机组2号一次风机参数电流/A风机转速/（r出口一次风l/kPa输入功率/kW 8号机组一次风机消耗总功率/kW 8号机组一次风机单耗AkW 7、8号机组一次风机消耗总功率之差/kW 7、8号机组一次风机单耗之差AkW效率、比传输功的关系C1）冷态工况下，从试验数据及绘制的曲线来看基本与厂家提供的资料相符，风机在变频器的调节下全压效率是较高的，即便是在低负荷时也基本都在70%以上。
从图〗分析，风机在维持出口风压kPa左右（这也正是机组经常运行的区域）时，不同转速下风机效率都较高，在80.85%以上，这说明变转速调节能保证风机维持较高效率运行的范围增大。
转速）以上是机组运行中需要的区域，不同转速下W机都有一最佳运行风量，由于变转速调节范围大，调节平滑，因此正常运行中通过转速的调节，风机住满足机组的运行要求的同时，基本都能实现最佳运行方式。
1转速U兄下风量与效率、比传输功的关系维持1310r/mm转速工况下风域勹效率、比传输功的关系囝2维持1030r/mm转速工况下风M与效率、比传输功的关系风机的全压效率都在80%以上（这包括了低负荷时的况），这说明风机在电厂的实际运行中运行效率较高，而且运行稳定。正如（3）所分析，风机维持1389rpm转速」：况下风M与效率、比传输功的关系维持在70%额定转速以上时，运行中变频器的调节性很好，对锅炉燃烧稳定起到积极作用。如果煤种变化不大，风机在1 300"mm以下就完全能满足机组运行要求，这样使得风机运行可靠性提高，噪音降低，维修周期也能相应延长，从而能节省一*运式热态1号一次风机机组负荷与风机转速、出口风压、风机效率的关系机组负荷/MW热态2号一次风机机组负荷与风机转速、出口风压、风机效率的关系曲线定的维修费用。
7、8号机组单耗对比曲线4.2变频风机运行时的经济性分析及评价C1）由于7、8号机组的一次风机的型号是相同的，只是7号机未装变频，所以通过7、8号机组比较是具有说服力的。二者都按输入功率，分别进C2）从表10的数据及9曲线分析，随着负荷的增加一次风机消耗功率呈增长趋势。2台机组相比较：在150MW和200MW两工况下，7号机一次风机功率是8号机的2. 0和1.693倍；在250MW和300MW两工况下，7号机一次风机功率是8号机的1. 388和1.481倍，如不考虑负荷比例的影响，只简单用算术平均，则7号机一次风机功率平均比8号机多892.75kW，7号机消耗的一次风机功率平均是8号机的1. 64倍。由此可见8号机组一次风机变频的节能效果是非常显著的。
机组负荷/m 7、8号机组一次风机消耗功率对比曲线（3）随着负荷的增加风机单耗呈下降趋势，2台机组对比，150MW、200MW、250MW、300MW4种工况下7号机一次风机单耗分别是8号机的1855、1.566、1.346和1.39倍，按不同负荷算术平均，7号机一次风机单耗比8号机多（15. 9+11.1+7+5.5）/4=9.875kW*h/t（煤）。由此看出8号机组变频一次风机的节能效果是相当明显的。
（4）从变转速调节的可靠性方面分析经济性，风机低转速启动到低于额定转速运行都能减少风机的故障率，延长风机的运行周期和使用寿命，进而减少了维修费用和次数，提高了风机运行的经济性。
5结论通过对张家口电厂变频一次风机的试验研究。综合以上分析可得如下几方面的结论：U）风机在变频的调节下，启动和运行的可靠性增加，运行时噪音减少，运行工况稳定，运行效率尚。
（2）通过变转速调节风机运行的经济性和节能效果有显著提高。特别是在机组低负荷工况时更加明显。
3.4改造原有的制粉系统防爆门计划在2002年1号炉大修期试改装17号制粉系统防爆门。原加装给煤机箱体防爆门与磨煤机分离器防爆门，在2次给煤机爆炸、2次磨煤机——次风入口箱体爆炸中均未能启座，是制粉系统安全运行的巨大隐患。PLD防爆门系列为山西电力设计院依据美国技术改造而成，如果使用效果良好将大面积推广。该防爆门设计使用轻型耐高温材料，可实现启爆压力可调、爆炸先导开启、自动快速复位、防止二次爆燃、状态自动监控的功能。7号制粉系统共安装8台防爆门：一次风室入口2台，分离器顶部2台，分配器入口总管1台，落煤管锁气器下部1台，给煤机箱体上部前后各1台。从以前发生的制粉系统爆炸情况看，破坏最严重的是给煤机，这和落煤管内积聚大量可燃气体有关。因此加装制粉系统防爆门的重点足给煤机箱体和磨煤机一次风入口箱体。
3.5计划取消锁气器或者更改性能更好的锁气器目前翻板式锁气器已不能适应神华煤的制粉系统安全运行。此方案正在调研中。
3.6加强制粉系统的检修（1）确保修后不留火炭及易燃品，ML粉管逍内壁广滑，给煤机断煤信号正常，锁气器翻转山常，风门挡板灵活，消防蒸汽能正常投入，防止断煤情况下制粉系统爆炸。）加强燃料吸铁器及碎煤机的检修维护，杜绝易燃易爆品及三块进入磨内。
（收镐丨」期：川2（mi）m（上接第21页）（3）风机在变转速调节时，自动调节性能稳定、平滑，品质优良，为机组的自动投入提供r可t保证，更加适应现代机组高自动化的要求。
随着电网峰谷差的拉大，增加了大机组参加调峰的任务M，使得大机组低负荷运行的时间增多。在这样的电网特点下，变频调速技术为发电厂主要辅机提供了一种安全经济的运行方式。目前，外电厂运用变频调速技术比较广泛，长期的运行实践表明，变频调速经济效益可观，可靠性较好，建议有条件的发电厂考虑使用变频调速技术。
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