我國電站風機節(jié)能途徑探討

姜廣超

（神華國能山東建設集團有限公司，山東濟南 250101）

0 引言

目前，我國的大型火力發(fā)電廠分布廣泛，而且大部分電廠使用的電站風機幾乎都是高效風機。多年以來，我國除了引進國外的先進技術，更是結合基本國情和行業(yè)現(xiàn)狀，不斷提高電站風機的運行效率，降低能耗，在經(jīng)濟節(jié)能方面力求達到更高水準。然而，實際操作中，在電站風機的改造領域仍然留有很大的空間，需要不斷的進行技術革新和探究，才能最終實現(xiàn)我國電站行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1 我國電站風機運行現(xiàn)狀分析

1.1 電站風機的概念

通常所說的電站風機，指的是電站內部與鍋爐相關的3大風機，即一次（排粉）風機、送風機和引風機。3大風機是火力發(fā)電廠的重要輔助設備，從攜帶燃料，到助燃，到最后將廢煙氣引出鍋爐，每個環(huán)節(jié)都至關重要。

1.2 我國電站風機的現(xiàn)狀

電站風機運行可靠性與經(jīng)濟型一直是電站的極為關注的問題。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，一般電站風機的耗電量之大可以占據(jù)整個電廠發(fā)電量的1.5%～2.5%，因此，它的安全性、可靠性、經(jīng)濟性，直接關系到發(fā)電機組，甚至影響整個電廠的正常運行。改革放開以來，我國從國外引進了大量的先進技術，包括大量相對精密的設備，在運行的經(jīng)濟型方面取得了很大的成績，主要是由于2點。

（1）動葉調節(jié)和靜葉調節(jié)軸流式風機在我國大量投入使用，相關資料顯示，軸流風機在我國大容量機組中的使用率已遠遠超過了離心式風機。

（2）隨著電廠對電站風機運行的經(jīng)濟性日益重視，因此實際工作中逐漸加大了對風機的改造力度，液力偶合器和變頻器調節(jié)的應用也逐漸增多。

由于選型設計、制造質量和運行維護水平高低的差別，現(xiàn)階段，我國各個區(qū)域電站風機的耗電率存在較大的差異。一般對于使用動葉調軸流式風機的電廠來說，年均總耗電率（占電廠發(fā)電量的百分數(shù)）可以達到1.5%以內，最好的可達1%；配備離心式風機的大型電廠，年均總耗電率一般在2%～2.5%。與國際發(fā)達國家的行業(yè)技術相比較，運行經(jīng)濟性仍然滯后，只有不斷的加強技術革新，才能逐漸縮小差距，最終實現(xiàn)高效、節(jié)能。

2 我國電站風機節(jié)能途徑

2.1 選擇與鍋爐風（煙）系統(tǒng)相匹配的風機

為了更好地滿足電廠的供電需求，我國大型電站普遍使用高效風機，但是不同型號的機器在實際操作中產生的經(jīng)濟效益（或耗電率）不盡相同。不難發(fā)現(xiàn)，這其實與所選風機和管網(wǎng)系統(tǒng)阻力的特性是否匹配有著密切的關系。這里就如何選好電站風機做以下分析。

（1）風機選型設計參數(shù)。風機選型設計參數(shù)是否合理是風機運行經(jīng)濟性好壞的關鍵，只有保持在一定的范圍內，才能使風機最大限度的實現(xiàn)高效率的工作狀態(tài)。否則，超出范圍，風機達不到高效區(qū)，不能完全發(fā)揮高效風機功能，甚至出現(xiàn)不安全現(xiàn)象，嚴重威脅整個機組的安全運行；如果達不到標準參數(shù)，就不能滿足正常工作的需要，無法產生充足的能量，機組工作停滯。

（2）風機型號與型號的選擇。重點介紹阻力特性和負荷特性。①阻力特性，即發(fā)電機組在不同負荷下可能出現(xiàn)異常工作狀態(tài)時，通過嚴密的計算，預測出該系統(tǒng)可能會產生的阻力。②負荷特性，當機組完全滿足安全運行狀態(tài)時，按其符合率進行計算，選擇年耗電量最小的風機型號。在確定風機型式的同時，還要考慮相關費用問題，例如：設備費、基礎費及運行可靠性等，并且進行該項技術經(jīng)濟性比較后才可以最終確定。

2.2 電站風機的調節(jié)方式

一般電站鍋爐的燃料來源都是燃煤，而且鍋爐的主輔設備狀況會隨著使用時間以及環(huán)境等因素有所變化，因此，在選擇電站風機的型號時，應留有一定的空間。另外，電站風機機組的發(fā)電負荷也不是一成不變的，加上參與調峰的機組負荷率也相對較低，這就決定了電站風機基本上也是在部分負荷下進行運作的。因此，只有對風機進行合理的調節(jié)，才能保障電站風機運行的經(jīng)濟性。

（1）變轉速調節(jié)是現(xiàn)階段研究出來的最好的調節(jié)方式。目前，無級變轉速調節(jié)在電廠實際工作中的應用已經(jīng)取得了可喜的成績，例如：調速型液力耦合器和變頻器。一般情況下，如果需要在正常運轉的風機上加裝變轉速裝置，首要考慮風機與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配程度。這直接決定了系統(tǒng)的阻力特性線是否可以順利通過風機的高效區(qū)，保證運行效率。所以，在選擇安裝變速調節(jié)設備之前，根據(jù)實際條件應該先對風機進行改造，使其與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配，這點非常重要。

（2）轉子固有頻率的校核計算，以及軸系扭振頻率的計算，這是為了防止在運行的風機上加裝變速裝置后，在一定的轉速下，軸系扭振和運行中的轉子發(fā)生共振現(xiàn)象。

2.3 改造不合理的煙風道

現(xiàn)有運行風機及煙風道的改造，對于提高電站風機的工作效率、提高管網(wǎng)匹配性可以起到事半功倍的效果。如果風機進、出口管道布置的不合理，不僅會破壞氣動條件，降低性能，甚至影響設計參數(shù)，最終導致效率低下。因此，改造不合理的管道布置也是電站風機一種節(jié)能途徑。

2.4 提高電站風機運行的安全可靠性

這里所說的可靠性，即故障發(fā)生的概率。如果電站風機的發(fā)生故障的幾率高，就直接影響了其產生的發(fā)電量，不能按計劃供電，會直接造成經(jīng)濟損失，后果不堪設想。

2.5 電站風機在變速調節(jié)中的注意事項

（1）變頻調節(jié)。隨著高壓變頻器在國內生產的速度加快，市場價格比之前降低看了很多，這就推進了我國電站風機設備使用變頻調速的步伐。然而，變頻調節(jié)器設備的價格和可靠性一定程度上制約著大型電站風機的革新，例如：現(xiàn)有的已經(jīng)安裝變頻器的風機節(jié)電效果不明顯；原本易出故障但是安裝變頻器后并未得到顯著改善，并且又停用；購買以及安裝變頻器設備的費用與安裝后產生的經(jīng)濟效益不合算，以上3種現(xiàn)象都是實例。因此，在選擇是一定要慎重。一方面，通過多方數(shù)據(jù)分析以及性能測試，較為準確的去誒的那個實際經(jīng)濟效益；另一方面，通過對已使用的風機所產生的業(yè)績調查，盡可能選擇可靠性較高的變頻器；最后，自動切換裝置非常關鍵，對這一裝置作用就是保證變頻器切換過程和鍋爐燃燒穩(wěn)定。

（2）高壓變頻器的可靠性。作為一個復雜的大功率電力電子裝置，許多品牌的變頻器在使用過程中會出現(xiàn)因為自身產品故障或收到外界因素的影響而出現(xiàn)跳閘的想象，這樣很容易導致鍋爐爐膛熄火，無形中降低了電力風機機組對于整個電力系統(tǒng)的貢獻。因此，要提討高壓變頻器的可靠性，一定要選擇通過實際業(yè)績能夠證明其可靠性很高的廠家進行合作，并且在出現(xiàn)頻器跳閘的情況下，通過采取相應的措施，能夠同時滿足自動恢復風機工頻，保證供電通暢，又可以保持發(fā)電機組運行工況穩(wěn)定。這也是選擇合適的高壓變頻器的條件之一。

3 風機改造的步驟和方法

（1）改造前的試驗。在風機改造之前，通過性能測試，可以準確得到系統(tǒng)的阻力特性及當前風機運行狀態(tài)，從而確定風機參數(shù)以及進出、口管道布置是否合理，包括有無必要進行其他設備和管道的改良。

（2）確定風機改造范圍。通過改造前的試驗，選擇合適的風機設計類型，盡量減少工作量，降低成本，對于設備原件盡可能保留。特別需要指出的是，在做改造科研時，要詳細對比各種改造方案，針對性的提出改造建議，如許多風機可以通過改造風機葉片的方式，在較低的成本下即可達到降低電耗的目的，相比動輒上百萬的變頻器投入，回報率更高。

（3）選擇合適的調節(jié)方式。在科學、合理的技術分析指導下，選擇調節(jié)效率和可靠性高的調節(jié)裝置。

（4）改造不合理的進出口管道布置。不合理的進出口管道設計，在實際操作中嚴重阻礙了風機的正常運行，一般最簡單的改裝方式就是在不合理的彎道處加裝導流葉片，這樣就可以有效改善風機工作條件、降低系統(tǒng)阻力，實現(xiàn)節(jié)約用電的目的。

（5）高標準，嚴要求。在安裝環(huán)節(jié)，嚴格遵守安裝說明，規(guī)范操作步驟，并對安裝質量進行嚴格把控，為風機的正常運行提供基礎保障；

（6）啟動調試。在風機啟動過程中，各部門必須高度重視，特別要注意需并聯(lián)運行的風機在各種可能并列工況下的并車情況，防止搶風現(xiàn)象發(fā)生。

（7）結構設計合理化。在選擇材料時，不僅注重材質，同時兼顧厚度，對線管設備采取有效的防磨損措施，從細節(jié)方面減小摩擦、磨損，在集流噐中加裝中心渦消旋器，以避免調節(jié)門在50%左右開度時風機及進、出口管道劇烈振動。

4 結束語

電站風機是電站系統(tǒng)正常運行的重要環(huán)節(jié)，也是機組產生充足電量的關鍵所在。多年以來，在電力行業(yè)各個領域的技術人員的悉心鉆研和努力下，通過對外國先進設備和技術的借鑒與研究，總結出了很多寶貴的經(jīng)驗，并將其轉換成高性能、低風險的技術型產品，最終投入生產和使用，這使得我國電站風機的可靠性和經(jīng)濟性得到了大幅度的提升，同時也縮小了我國電站風機與國際先進國家所使用風的差距。但是，隨著電力行業(yè)日異月新的發(fā)展，只有不斷完善電站風機的各項性能，提高發(fā)電效率，最大限度的排除運行故障，減少事故的發(fā)生，提高電站風機的經(jīng)濟性和可靠性，才能為電力行業(yè)的整體發(fā)展增磚添瓦，也為其他行業(yè)的供電服務做出應有的貢獻。