一種確定發(fā)電廠風(fēng)機(jī)風(fēng)量標(biāo)定系數(shù)的新思路

陸瑩，羅輦

（1.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州310012）

一種確定發(fā)電廠風(fēng)機(jī)風(fēng)量標(biāo)定系數(shù)的新思路

陸瑩1，羅輦2

（1.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州310012）

在某發(fā)電廠600 MW超臨界燃煤鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)六大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測速裝置利用廠家提供的標(biāo)定系數(shù)，計(jì)算得出的風(fēng)量與實(shí)測值差距較大，因此對六大風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測速裝置重新進(jìn)行標(biāo)定，由此提出了確定送、引風(fēng)機(jī)標(biāo)定系數(shù)的新方法。

鍋爐；風(fēng)機(jī)；風(fēng)量；測速裝置；標(biāo)定系數(shù)

0 引言

準(zhǔn)確測量電站鍋爐風(fēng)量，是實(shí)現(xiàn)鍋爐負(fù)荷、燃料量及配風(fēng)量等在線監(jiān)測及自動協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)，對機(jī)組的正常運(yùn)行具有重要意義。電站鍋爐風(fēng)量監(jiān)視主要包括：二次風(fēng)箱內(nèi)的風(fēng)量、磨煤機(jī)一次風(fēng)量、煤粉管內(nèi)一次風(fēng)速以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，風(fēng)量（或風(fēng)速）的測量原理是利用壓差測量元件測出壓差（一般指某一截面的動壓，或是某兩個(gè)截面的靜壓差），然后通過伯努里方程來計(jì)算流速或流量，測量元件的標(biāo)定是準(zhǔn)確測量風(fēng)量的關(guān)鍵。風(fēng)量標(biāo)定系數(shù)的常規(guī)確定方法是做多個(gè)工況的標(biāo)定試驗(yàn)，算出每個(gè)工況的標(biāo)定系數(shù)，然后取其平均值作為最終的標(biāo)定系數(shù)。

在某發(fā)電廠600 MW超臨界燃煤鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)利用風(fēng)機(jī)廠家提供的標(biāo)定系數(shù)計(jì)算得出的風(fēng)量與試驗(yàn)時(shí)實(shí)際測得的風(fēng)量差距較大，故采用新方法對風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測速裝置重新進(jìn)行了標(biāo)定。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)送/引風(fēng)機(jī)風(fēng)量測速裝置的標(biāo)定系數(shù)不是固定的參數(shù)，因此對確定標(biāo)定系數(shù)提出了新的思路，對其他工程的風(fēng)機(jī)風(fēng)量測量具有一定借鑒意義。

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠600 MW超臨界鍋爐配有2臺軸流動葉可調(diào)式送風(fēng)機(jī)（ASN-2660/1400）、2臺一次風(fēng)機(jī)（AST-1812/1250）、2臺靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)（AN35e6）。

來自送風(fēng)機(jī)的二次風(fēng)被送入三分倉式回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，加熱后經(jīng)風(fēng)道進(jìn)入設(shè)置在爐膛四周的開式環(huán)形大風(fēng)箱，通過燃燒器和NOX燃燼風(fēng)噴口送入爐膛。

來自一次風(fēng)機(jī)的氣流被分為兩部分，一部分經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后成為熱一次風(fēng)，另一部分作為調(diào)溫風(fēng)（用于控制磨煤機(jī)的出口溫度）與熱一次風(fēng)混合后進(jìn)入磨煤機(jī)，從磨煤機(jī)出來的風(fēng)粉混合氣流經(jīng)煤粉管道和燃燒器噴入爐膛，煤粉在爐膛內(nèi)燃燒放熱并形成熱煙氣。

2 問題的提出

一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣箱彎頭前后設(shè)靜壓測點(diǎn)，與差壓變送器相連，所測信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換送到集散控制系統(tǒng)（DCS），由DCS計(jì)算后得出風(fēng)機(jī)進(jìn)口流量。根據(jù)伯努里方程，計(jì)算公式為：

式中：QV為風(fēng)機(jī)風(fēng)量（體積流量）；ΔP為風(fēng)量變送器測得的差壓；ρ為介質(zhì)進(jìn)口密度，空氣標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.293 kg/m3，ρ=1.293×273/（273+t），其中t為介質(zhì)進(jìn)口溫度；K2為測量系數(shù)。

對公式1進(jìn)行簡化：

只要提供K1或者K2，DCS就能通過式（2）計(jì)算出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。但是根據(jù)風(fēng)機(jī)廠家說明書中提供的K1，代入式（2）計(jì)算得出的風(fēng)量值與實(shí)測值相比都明顯偏小。因此需要對風(fēng)量測速裝置的測量系數(shù)K1重新標(biāo)定，可根據(jù)式（2）轉(zhuǎn)換成式（3）進(jìn)行計(jì)算。

3 主要試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

3.1 一次風(fēng)機(jī)

以一次風(fēng)機(jī)A為例，試驗(yàn)中只運(yùn)行一次風(fēng)機(jī)A和1臺引風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)B和2臺送風(fēng)機(jī)均停運(yùn)，一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)量即為磨煤機(jī)出口通道的風(fēng)量之和。為提高測量精度，只打開3臺磨煤機(jī)的通道。用靠背管在打開通道的3臺磨煤機(jī)管道的測量口上測量出一次風(fēng)機(jī)A的實(shí)際風(fēng)量Q（靠背管測出的是動壓，換算成風(fēng)速后再根據(jù)面積和密度得出流量），同時(shí)記錄一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量變送器的差壓值ΔP及風(fēng)溫t，根據(jù)式（3）可以得出風(fēng)量標(biāo)定系數(shù)K1。試驗(yàn)中，變化一次風(fēng)機(jī)A的動葉開度，所得參數(shù)見表1。

由表1可以看出，K1在不同工況下的數(shù)值很穩(wěn)定，一次風(fēng)機(jī)A的風(fēng)量系數(shù)平均值為142，顯然，廠家提供的K1是不適合風(fēng)量測量計(jì)算的。將該平均值代入DCS中的K1后，風(fēng)量計(jì)算值基本接近實(shí)際測量的風(fēng)量值。

3.2 送風(fēng)機(jī)

以送風(fēng)機(jī)A為例，送風(fēng)機(jī)在風(fēng)箱上半部分同一截面上均勻開了3組測孔，分別接至差壓變送器。為減小誤差，計(jì)算風(fēng)量時(shí)取3個(gè)差壓變送器的平均值。試驗(yàn)中，只運(yùn)行送風(fēng)機(jī)A和1臺引風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)B和一次風(fēng)機(jī)均停運(yùn)，送風(fēng)機(jī)風(fēng)量即為二次風(fēng)量和燃燼風(fēng)量之和。鍋爐兩側(cè)的燃燒器二次風(fēng)箱和燃燼風(fēng)箱均有風(fēng)量測孔，可通過S型畢托管測量出風(fēng)量。用靠背管在風(fēng)道測量口上實(shí)測風(fēng)量，同時(shí)記錄送風(fēng)機(jī)風(fēng)量變送器的差壓值ΔP及風(fēng)溫t，根據(jù)式（3）得出風(fēng)量標(biāo)定系數(shù)K1，見表2。顯然，廠家提供的K1也不適合風(fēng)量測量計(jì)算。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)K1數(shù)值非常不穩(wěn)定，試驗(yàn)工況下最小值與最大值相差700多，用常規(guī)計(jì)算平均值的方法確定K1不夠嚴(yán)謹(jǐn)，必須尋找一種新方法。

比較表2中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)具有一定的規(guī)律性，動葉開度與K1的關(guān)系曲線見圖1。由圖1可見，隨著動葉開度的增加，K1也緩慢增加。根據(jù)圖1擬出K1關(guān)于送風(fēng)機(jī)動葉開度的函數(shù)：

式中：X為送風(fēng)機(jī)A動葉開度。

將式（4）代入DCS中的K1后，風(fēng)量計(jì)算值基本接近實(shí)際測量的風(fēng)量值?？梢?，采用送風(fēng)機(jī)動葉開度函數(shù)來標(biāo)定K1是可行的。

3.3 引風(fēng)機(jī)

引風(fēng)機(jī)風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)情況與送風(fēng)機(jī)類似。以引風(fēng)機(jī)A為例，試驗(yàn)中只運(yùn)行引風(fēng)機(jī)A和1臺送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)均停運(yùn)，引風(fēng)機(jī)A的風(fēng)量即為鍋爐兩側(cè)的燃燒器二次風(fēng)箱和燃燼風(fēng)箱A/B側(cè)風(fēng)量之和，也即為運(yùn)行送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)A的K1也不固定，是隨靜葉開度的增加而變化的，如圖2所示。廠家給出的K1為46.3，顯然也不合適。

由圖2可見，引風(fēng)機(jī)的K1與送風(fēng)機(jī)相比稍有不同，當(dāng)靜葉開度大于54%時(shí)，引風(fēng)機(jī)的K1值就比較穩(wěn)定了。這可能是因?yàn)橐L(fēng)機(jī)的風(fēng)箱比送風(fēng)機(jī)的大一些，當(dāng)靜葉打開到一定程度，靜葉開度對風(fēng)箱內(nèi)流場的擾動變小，對K1的影響也就比較小了。根據(jù)圖2，給出了K1關(guān)于靜葉開度的函數(shù)如下：

式中：X為引風(fēng)機(jī)A靜葉開度。

將式（5）代入DCS中的K1后，風(fēng)量計(jì)算值也基本接近實(shí)際測量的風(fēng)量值。

4 原因分析

送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)都是軸流風(fēng)機(jī)，由同一廠家生產(chǎn)，測速裝置的測孔位置也基本相同，為什么一次風(fēng)機(jī)測速裝置的系數(shù)是穩(wěn)定的，可以用常規(guī)取平均方法得出標(biāo)定系數(shù)，而送風(fēng)機(jī)測速裝置的系數(shù)卻隨動葉而變化呢？為此，對風(fēng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查，一探究竟。

風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3，圖中a和b分別是靜壓測點(diǎn)的位置。一次風(fēng)機(jī)只在風(fēng)箱上部開有1組測孔接頭；送風(fēng)機(jī)在風(fēng)箱上半部分同截面上均勻開了3組測孔接頭。A為風(fēng)機(jī)導(dǎo)向葉片區(qū)域，B為風(fēng)機(jī)動葉區(qū)域，C為電機(jī)。L1為測孔離導(dǎo)向葉片邊緣的距離，L2為測孔離動葉邊緣的距離。

送風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致相同，只是L1和L2不同，比較情況見表3。

可見送風(fēng)機(jī)的測孔離動葉邊緣的距離比一次風(fēng)機(jī)的更近，因此，送風(fēng)機(jī)動葉開度的變化對b點(diǎn)處的靜壓影響明顯，進(jìn)而對測速裝置的標(biāo)定系數(shù)造成了影響。引風(fēng)機(jī)靜壓測點(diǎn)的位置與送風(fēng)機(jī)類似，因此，引風(fēng)機(jī)的靜葉開度對K1值也有影響。

5 結(jié)語

目前，很多發(fā)電廠的工程設(shè)計(jì)為了節(jié)約場地，流體的平穩(wěn)管段相對較小，使有些測點(diǎn)的測量代表性大打折扣，對測量元件的標(biāo)定也造成不利影響。因此，在標(biāo)定風(fēng)量系數(shù)時(shí)應(yīng)該全面考慮各項(xiàng)因素（如動葉、風(fēng)門擋板等）對測量的影響，而不能簡單地以多個(gè)試驗(yàn)工況取平均值來確定。

[1]山東工學(xué)院，東北電力學(xué)院.工程流體力學(xué)[M].北京∶水利電力出版社，1984. [2]張書謹(jǐn)，陳樺，王達(dá)峰，等.直吹式制粉系統(tǒng)冷熱風(fēng)道和一次風(fēng)量測量方法的改進(jìn)[J].浙江電力，2005，24（2）∶19-23.

（本文編輯：徐晗）

New Approach to Determination of Fan Air Flow Calibration Coefficient for Power Plants

LU Ying1，LUO Nian2
（1.Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

It is found that the air flows for the six fans obtained by calculation of the calibration coefficient, which is provided by the manufacturer，are significantly different from the measured values during cold state air test of the 600 MW supercritical coal-fired boiler in a power plant.Therefore，the re-calibration of the speed test device for the fans is carried out.A new approach to calibration coefficient determination for induced draft fans and forced draft fans is put forward.

boiler；fan；air flow；speed test device；calibration coefficient

TK223.26

：B

：1007-1881（2012）10-0059-03

2012-02-01

陸瑩（1981-），女，浙江東陽人，工程師，從事發(fā)電廠鍋爐及輔助設(shè)備的調(diào)試和電力期刊編輯工作。