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辅机节电技术
一、概况电站辅机是指火力发电厂中除锅炉、汽轮机、发电机、主变以外的所有附属设备其概括起来来说主要包括除灰、除尘、脱硫等环保设备和热力循环工艺所需要的制粉、输煤、输水、输气设备按类别来分主要包括电除尘、磨煤机、碎煤机、风机、水泵、空压机等辅机节电是指在满足生产工艺需要的前提下,采取有效的措施,使这些辅机设备所消耗的电能最小不统计除灰、脱硫系统泵和风机耗电情况下,双源大型风机、水泵耗电占双源总耗电量的58%,洛热主要风机和水泵耗电量占洛热总耗电量的48%因此,本次周六课堂咱们先重点探讨一下风机、水泵的节电技术水泵(风机)完成流体输送所经历的能量转换过程如下电能Pe从能量的转换的过程可知,降低电能消耗应以下几方面着手
(1)提高电机效率设备选型时选用高效电机;运行中保持电机轴承润滑良好,机械摩擦损失小;电机负载达到额定负载,但是,目前机组为变工况运行,电机负载低于额定负载;较好的解决办法是采用变频技术
(2)提高传动效率目前采用的传动装置主要有联轴器、液力耦合器等联轴器的效率一般都在98%以上,且辅机功率越大,传动效率越高液力耦合器传动效率一般96%~98%,提高耦合器效率的关键在于维持耦合器工作油泵的良好工作状态
(3)提高泵(风机)的工作效率水泵、风机运行效率通常在80%以下,甚至更低;今年2月份,我们对6号炉一次风机、引风机运行效率进行了抽查;试验表明,机组60%负荷时,一次风机效率
44.3%,引风机效率
28.7%,装置运行效率严重低于设计效率(85%、
82.8%)从分析辅机能量转化过程来看,电机效率一般在92%以上,传动效率96%以上,装置运行效率低的根本原因在于泵(风机)运行状态偏离了设计状态,维持泵(风机)高效运行是辅机节电的切入点;据资料显示,2008年__石洞口二厂,一次风机、送风机、引风机耗电率之和不足1%,而我厂通常在
1.8%左右,差距之大,更说明提高辅机运行效率是我厂节电关键所在
二、泵与风机效率分析泵与风机效率泵或风机的有效功率(Pe)与轴功率(P)之比泵的各项损失机械损失、容积损失、流动损失机械损失包括轴与轴承、轴与轴端密封的摩擦损失和叶轮圆盘摩擦损失,其影响泵(风机)效率2%~10%运行中应保持轴承的良好润滑,轴端密封不流水成线、不发热;检修中应注意保持叶轮及流道的光滑;叶轮后盖板与流道间隙在2%~5%叶轮直径;因叶轮摩擦损失与叶轮直径5次方成正比,所以通过加大叶轮直径来提高出力的措施是不经济的容积损失通过动静间隙,流体由高压区流到低压区,克服阻力所消耗的能量,其实质是内部泄漏损失,影响泵(风机)效率5%~10%.水泵检修中应注意叶轮入口处的密封间隙、平衡轴向力装置的间隙、导叶隔板与轴(轴套)间隙、轴端密封间隙运行中应注意泵组的启停,特别注意暖泵工作,防止热变形、热翘曲,避免动静摩擦的发生;维持轴端密封水质良好,防止机械密封磨损;保持平稳调整,防止大范围的压力、流量波动造成转子轴向串动量过大;尽量维持低压运行,缩小间隙流道前后压差流动损失流体在泵(风机)内流动,由于流动阻力的存在,总要消耗一部分能量,这部分能量损失成为流动损失在设计工况下,离心泵流动损失一般在5%~20%,离心类风机较大,一般在15%~30%流动损失包括流体摩擦损失、扩散损失、冲击损失流体摩擦损失是流体克服沿程阻力所产生的,其大小与流道粗糙度和流体流速有关,与流体流速平方成正比,检修中应对流道进行补焊、打磨,消除腐蚀坑、洞及铸造、修复遗留的粘砂及毛刺,保持流道光滑清洁;做的比较好的单位,增将水泵叶轮放入石英砂与水的容器中正反旋转,对叶轮流道进行抛光扩散损失是指流体运动速度大小与方向变化时产生的损失,相当于管道的局部阻力损失,与流体的流速平方成正比这部分损失不仅与各部件的形状、尺寸有关外,还与组合情况有关对于应用企业来说,目前自己干的较多的是泵(风机)本体以外管件,看视简单,其实对泵(风机)的效率影响较大风机的进出口管道布置是否合理,严重影响风机运行的安全性和经济性,在此将有关专家强调的问题与大家共享,请风烟系统改造时注意
(1)、风机进、出口管道布置不合理,将增加风机系统阻力;
(2)风机进口管道布置不合理,会破坏风机进口气流的均匀性,造成气流涡流和压力脉动,直接影响风机结构的可靠性,可能造成叶轮失效、飞车
(3)风机进口管道以平直段为最佳,一般要求进口直管段长度不小于
2.5倍管道当量直径,其横截面不大于风机进口__
112.5%,不小于风机进口__的
92.5%,且变管径的斜度控制在合理范围,收敛管≤15度,扩散管≤7度.
(4)风机出口管道以平直段为最佳,一般要求出口直管段长度为3~5倍管道当量直径.
(5)离心风机出口气流是有方向的,出口管道弯头方向应与风机转向一致,变径管的长度由变径角度决定,变径角度一般不大于15度,出口管道弯头及变径管的__布置请参照去年西安热工院节能讲义或相关标准,在此不再赘述
(6)风机出口若__调整门,调整门位置应距离风机出口至少一个叶轮直径以上,调整门具体__方向等要求请参照相关标准冲击损失流体在叶片中流动,由于工作流量偏离设计流量,流体的相对速度方向与叶片方向不一致,即流体流入角与叶片进口__几何角度不一致,在叶片出、入口发生冲击所产生的能量损失当工作流量小于设计流量时,叶轮入口处流体冲击在叶片工作面,漩涡发生在非工作面冲击损失与工作流量和设计流量差值的平方成正比,这正是泵(风机)低负荷下效率降低的原因之一减小冲击损失的措施
(1)组合泵风机运行方式,尽量使其工作流量达到设计流量,如低负荷下单侧风机运行等;
(2),采用变速调节技术,平移风机(泵)工作特性曲线,使流体入口角度接近叶片__几何角度;
(3)采用动叶调节技术,改变叶片__几何角度,减小冲力损失;
(4)采用入口导叶调节技术,改变流体入口角度,减小冲力损失
三、降低风机(水泵)电耗的措施泵(风机)电机输入功率P0=Pe/η/ηcd/ηdjP0:电机输入功率η泵(风机)运行效率ηcd传动装置效率ηdj电机效率Pe泵(风机)输出有效功率泵有效输出功率=ρgHQ/1000kWρ:密度,g
9.807,H扬程,Q输送流体实际流量(全为国际单位)风机有效输出功率=QP/1000kWP:风机全压(单位Pa)前面已讨论了泵(风机)运行效率、传动装置效率、电机效率,下面一起来讨论一下泵与风机效率和实际工艺需求之间的差别a)轴流式风机b)离心式风机1—平面1;2—平面2;3—进风箱;4—进口管道;
5、7—过渡段;6—扩压器;8—出口管道根据泵和风机试验规程要求,效率试验时,保证点的位置是指被侧泵(风机)入口和出口法兰(如上图
1、2),如果测量截面远离入口或出口法兰,需计算测量截面与入口法兰或出口之间的损失也就是说泵(风机)效率计算所用的扬程(全压)包含一切体外管件阻力损失,所用的流量是通过泵(风机)的流体流量根据泵(风机)工作特点,其工作点必然是管道阻力特性曲线与泵(风机)特性曲线(Q-HP)的交点,如图2中A、B、C点泵的出口压力应等于管道沿程阻力、管道局部阻力、阀门节流损失、管道进出口动能差、管道出口与泵(风机)出口高程差以及目的地容器静压力之和当流量固定时,管道沿程阻力、管道局部阻力、管道进出口动能差、管道出口与泵(风机)出口高程差基本上是固定运行中可用于降低扬程(全压)的只剩下阀门节流损失和目的地容器静压力,但目的地容器静压力是受其它环节限制的,因此运行中(泵)风机降低扬程(全压)的措施就是充分发挥一切可调整措施,尽量开大所有调节门(调节挡板)的开度,降低泵(风机)出口压力来减少耗电量,如二次风门开度和一次风系统的冷热风门和锁孔应保证一部分全开我厂双源给水系统及中继水系统通过发挥调节装置的作用已取得了较好的效果另外风机类要注意吸风口杂物清理,轴流式风机(泵)要特别注意出口管道阻力的变化,因为轴流风机(泵)的Q-P曲线比离心风机陡(如图3),流量的微小变化将引起较大压力和功率变化图
3、轴流风机性能曲线检修措施就是利用检修机会优化系统,减少系统不必要的阻力原件,如弯管取直、有变速调节系统的拆除调节门;对于富裕压头较大的多级泵可以根据测算拆除部分叶轮5号机组凝结水水泵拆除叶轮后水泵出口压力降低约6MPa根据公式,在满足工艺要求的前提下,降低泵(风机)的通流量即可降低电耗运行措施加强系统检查,关闭不必要开启的阀门,如泵的再循环门、泵体放水门、风机的热风再循环门等,控制备用泵的暖泵阀开度或减少热备用泵台数等检修措施加强泄漏治理,消除如泵的再循环门、泵体放水门、风机的热风再循环门的内漏,管件的外漏以及空气预热器、风烟系统、制粉系统泄漏等
四、风机、水泵节电改造技术及应注意问题
1、拆除富裕叶轮适用于额定流量恰好满足系统要求,但扬程富裕量较大的多级水泵但不能满足机组部分负荷下经济运行的需要
2、车削叶轮适用于额定流量和扬程富裕量较大的多(单)级水泵和风机但不能满足机组部分负荷下经济运行的需要
(3)采用变速调节技术适用于各风机和水泵,部分负荷下节电效果明显;但是受叶片及转子振动特性及轴承润滑形式的限制无论采用何种改造技术,改造前必须通过试验确定泵(风机)及系统特性,从安全、经济方面论证,确定最佳组合方案辅机(η)传动(ηcd)传动(ηcd)电动机(ηdj)HηH2H1H3HQBAR1CH-Qn1H-Qn2ηBηAηn10图2Q1Q。