（成都电力机械厂 四川成都 610045）
摘要：随着我国经济的发展，我国火力发电厂的发电量也在不断增加，为了确保在发电过程中更多电站锅炉的风机能够不断提高工作效率，并且具有节能环保的作用，对锅炉风机进行节能改造是十分必要的。基于此，本文针对轴流风机节能改造技术的应用进行了探讨。
关键词：轴流风机；节能改造技术；应用
因为离心式风机的气动性劣于轴流风机，所以电厂更加青睐于轴流风机。发电厂风机节能改造的前期，动叶可调的轴流式风机被认为调速节能改造的空间不明显而不受重视，但是在今天降低厂用电率的强烈需求下也势在必行了。
1轴流风机主动调节和被动调节的异同
轴流风机的调节方式有分为主动和被动调节，即通常说的动叶和静叶调节。二者目标均是控制流过风机的空气流量和压力使其匹配负荷变化。主动调节和被动调节的差异体现在它们的调节原理上。静叶调节的构件结构较相对简单，通过调整风机入口导流片方位来改变气流方向就能调控空气流量和压力。液压调节油站、调节臂、液压缸等叶片调节构件使动叶片旋转，其安装角也发生变化，从而调控风机空气流量和压力以满足需求。
这两种风机在原理上有着本质上的不同，动叶式轴流风机的具有控制运行状态的导叶片可随着传动轴旋转，静叶式风机则不然。而且动叶式轴流风机的叶片不仅可以随传动轴旋转做功，还可以调整叶片的安装角来实现对风机运行状况进行调节。静叶式轴流风机的叶片固定于传动轴，只会跟传动轴一起转动，风叶本身则不可调，风机进气口导叶片的开合度可以控制风机的运行工况，就跟离心式轴流风机的入口风门的叶片一样，均不会随着风机的传动轴转旋转。上文中的“静”和“动”并不是绝对的，实际上表示传动轴是否会带动导流叶片旋转。
通过含尘量适应性比较，发现静叶式轴流风机比动叶式轴流风机更具优势。尘粒适应性方面，静叶式轴流风机通常不超过400mg/Nm3，而动叶式轴流风机则通常不超过150mg/Nm3，故前者的耐磨性优于后者，由此有了较差工作环境中用于运输含有大量高温尘粒的烟气的引风机。从我国目前大型机组引风机的配置和生产实际出发，动、静叶轴流风机在设备选型时都可以被选用。动叶调节风机因其结构上存在特殊性，并且在生产工艺上对精度有严格的要求，如此以来打造了其良好的负荷调节性能，没有因节流而造成的能量损失，其在节能方面仅次于调速风机。但是其特殊性也导致价格较高，并且导流叶片对烟尘的敏感度以及其调节故障率也较高。实际工程中风机类型的选择跟风机自身参数要求有关，比如风压和风量等。从动、静叶式轴流风机的特点来看，前者可调范围较小，资金投入也比较少，但是有个缺点就是能耗较大。而动叶式轴流风机的调节空间大，节能效益较好，但也有自身固有的投资大，结构复杂，可靠性差的劣势。
2轴流式风机的调节性能
在运行效率方面，动叶调节轴流风机的节能性仅次于最节能的调速风机。从某火电机组动叶调节式轴流风机的性能曲线可以看出，该风机的工况范围呈现出一个面。运行时，导流叶片的安装角度不同会使得这个面不同。由图还可以看出风机等效率运行区域以及等效率曲线几乎跟系统阻力特性曲线平行，由此风机高效运转范围比较宽。所以在符合锅炉设计规范的前提下，100%锅炉负荷的工况点处于高效区范围内，此时的平均运行效率高，该风机运行工况能够达到锅炉60%～80%负荷要求值。
上图中，虚线代表的是等效率线，该线上处处效率相等。0。表示以该安装角运行时，风机的效率最大。负值表示动叶片沿着设计安装角向关闭的方向旋转的角度，正值则表示动叶从设计安装角向开启方向旋转的角度。风机在效率高效区近均有较大的调节区域，风机低负荷运行时最能体现其经济性能，此时动叶调节式轴流风机具有良好的调节性能，能够保持在高效范围内持续稳定运行，凸显了其优良的节能性能。但是它也有构件构造复杂，生产成本昂贵，调节构件易锈蚀，传动构件较多和动叶调节机构复杂而精密的不足，除此之外还要专门设立油站，维修保护价格也比较贵，而且叶片磨损比较严重。发电厂通常使用送风机和一次风机，当然也有使用引风机的，但是比较少。
动叶调节式轴流风机的叶片安装角可在0～100%范围内进行调节，风机沿阻力特性曲线方向风量和风压会随着安装角的减小而减小。当锅炉负荷为100%时，叶片开度大约是70%，相对于安装角+5°；汽轮机负荷是100%时，叶片开度大约是65%，相对于安装角0°。以上两点应处于图中高效区内，由于锅炉风道阻力计算误差的存在，锅炉设计过程中风机选型时不能保证所选用的风机的性能曲线处在高效率工作区间，以至于改变了风机的运行效率。另外，由于风机运行效率会受叶片安装角影响，导致风机运行工况点偏离最佳工况点而使运行效率偏低。
静叶可调子午加速轴流风机有良好的气动性能，其气动性能处在离心风机和动叶调节式轴流风机间。它的运行效率高而节能，损耗低而寿命长，结构简单而可靠性强，运维简单而调节性能很好，它的优点可用于输送含灰分或腐蚀性的大流量气体，并且在选型条件相同时，它比单吸式离心风机和动叶可调轴流风机的传动轴旋转更快，更能显示其节能的特点。
3动叶调节式轴流风机与变频
在对风机实施变频调速过程中，尽量将两种风机的叶片安装角稳定在高效率区以使风机以最佳运行状态工作。风机自身工作效率之所以被提高并实现了节能目标，是因为使用了变频技术来调控风机运转转速，同时也改变了风机风量和风压。但是也可能因为叶片安装角太大，导致风机效率降低和电动机过载。尤其是动叶调节式轴流风机，叶片角度开得太大不仅会出现“失速”的情况还会影响到风机的安全运行。所以在进行变频调速改造时，可将叶片角度固定在风机效率最大处运行。只有在风量和风压不满足工况要求时，才允许适当开大叶片角度，如流化床锅炉的一次风机在进行冷态流化试验时，但也要注意不能使电动机过载。
例1：以下是某电厂350MW机组动叶调节式轴流风机改造前后的运行数据：
电动机额定功率为1400kW。当机组负荷为185MW时，一次风机功率为685.8kW，效率为34.7%；当机组负荷为260MW时，一次风机功率为830.0kW，效率为37.0%；当机组负荷为351MWH寸，一次风机功率为1064kW，效率为40.3%；
实现了变频调速改造后风机和变频器的整体效率可以提高到83%，提高了一倍多，按每天185MW负荷运行10h，260MW负荷运行8h，350MW负荷运行6h，按平均节约用电448kW，机组每年工作5000h，上网电价0.3元/kW•h计算：448kW×5000h×0.3元/kWh=67.2万元。二年就可以收回投资成本。送风机的情况也一样，一般2～3年就可以收回投资成本。
4轴流式风机的节能计算分析
轴流风机风量调节是通过改变导流叶片安装角来完成的，静范围较大，而动叶片调节范围较小。叶片的调节开度一般采用百分比来表示，范围在0～100%。节能计算时应将开度换算成真实的叶片角度，然后在阻力曲线上找到工作点，就可以查到风机工作点的风量、风压和效率数据了，据此就可以计算出风机的轴功率，并进行变频调速节能计算和节能效果的检验。
结语
综上所诉，转速调节能够使风机安装角稳定在高效率范围内，调节转速还能控制风机风量实现节能。但是由于调速范围有限，所以节省的电功率和节电量是很有限的，在进行变频调速节能改造之前一定要认真做好投资规模与节能效益之间的严格考量，确保节能改造工程的经济效益。
参考文献
[1]杨朝.双级动叶可调轴流风机振动分析与解决方法[J].中国科技纵横,2016(3).
[2]向金金.影响电厂轴流风机可靠性的因素分析[J].科技创新与应用,2015(25):214-214.
作者简介：雷达（1975.10-），男，重庆人，北京科技大学环境工程硕士，单位：成都电力机械厂邮编：610045 (单位邮编)
论文作者:雷达
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
标签：风机论文; 轴流论文; 叶片论文; 节能论文; 效率论文; 负荷论文; 传动轴论文; 《电力设备》2017年第8期论文;