風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全分析PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全分析風(fēng)機(jī)節(jié)能與安全分析1.1 風(fēng)機(jī)試驗(yàn)測點(diǎn)風(fēng)機(jī)試驗(yàn)測點(diǎn)出口靜壓、溫度測點(diǎn)4個(gè)進(jìn)口靜壓、溫度測點(diǎn)4個(gè)膨脹節(jié)進(jìn)氣箱膨脹節(jié)擴(kuò)壓器內(nèi)套筒第1頁/共33頁1.2 風(fēng)機(jī)常見術(shù)語風(fēng)機(jī)常見術(shù)語l單位質(zhì)量功yF：單位質(zhì)量流體機(jī)械能增加量，其單位為J/kg，風(fēng)機(jī)廠常稱為比壓能，單位標(biāo)注為Nm/kg,實(shí)際上是一樣的;l空氣功率Pu：即風(fēng)機(jī)輸出功率； l葉輪功率Pr：供給風(fēng)機(jī)葉輪的機(jī)械功率;l風(fēng)機(jī)效率r ：也稱葉輪效率，r =100*Pu/Pr；l電機(jī)輸入功率Pe：試驗(yàn)時(shí)用功率表測量的電機(jī)功率；l風(fēng)機(jī)總效率e ：=100*Pu/Pe;l風(fēng)機(jī)軸功率Pa：供給風(fēng)機(jī)軸的機(jī)械功率，Pr+軸承、軸承冷卻、

2、密封損失等;l風(fēng)機(jī)軸效率a：a =100*Pu/Pa=106*Pu/(Pe*mottr)。第2頁/共33頁1.3 風(fēng)機(jī)流量偏差風(fēng)機(jī)流量偏差 準(zhǔn)確測量風(fēng)機(jī)流量條件較為苛刻，需要較長的直管段、流場分布穩(wěn)定，而現(xiàn)場往往不具備這樣的條件，特別是大型風(fēng)機(jī)流通截面大、流場分布不均勻、不穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)流量現(xiàn)場準(zhǔn)確測量非常困難，因此誤差難免存在。 雖在同樣機(jī)組負(fù)荷，不同工況條件下，風(fēng)機(jī)本身流量存在不同。例如不同的燃料、機(jī)組真空、環(huán)境溫度、大氣壓力、氧量控制以及空預(yù)器漏風(fēng)水平等均會對風(fēng)機(jī)流量產(chǎn)生影響，造成風(fēng)機(jī)流量不同。第3頁/共33頁2. 風(fēng)機(jī)節(jié)能分析風(fēng)機(jī)節(jié)能分析風(fēng)機(jī)節(jié)能根本所在：l風(fēng)機(jī)效率提升l風(fēng)機(jī)空氣功率降低風(fēng)

3、機(jī)節(jié)能途徑：l風(fēng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化l風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造第4頁/共33頁2.1 風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例 某600MW機(jī)組鍋爐配靜葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)兩臺、動葉可調(diào)增壓風(fēng)機(jī)一臺，運(yùn)行中一般調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)入口壓力-100Pa左右，為確定最佳節(jié)能運(yùn)行方式，進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化。 在某機(jī)組負(fù)荷下，維持爐膛負(fù)壓不變，并保證脫硫效率在90%以上，通過調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)出力使增壓風(fēng)機(jī)入口壓力為不同值，引風(fēng)機(jī)隨之自動調(diào)整，記錄兩臺引風(fēng)機(jī)和一臺增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)輸入功率并進(jìn)行比較，得出該機(jī)組負(fù)荷下最優(yōu)的運(yùn)行方式。第5頁/共33頁2.1 風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例600MW引、增壓風(fēng)機(jī)總功率 隨增壓風(fēng)機(jī)入

4、口壓力變化曲線 第6頁/共33頁2.1 風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例500MW引、增壓風(fēng)機(jī)總功率 隨增壓風(fēng)機(jī)入口壓力變化曲線 第7頁/共33頁2.1 風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例400MW引、增壓風(fēng)機(jī)總功率 隨增壓風(fēng)機(jī)入口壓力變化曲線 第8頁/共33頁2.1 風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例320MW引、增壓風(fēng)機(jī)總功率 隨增壓風(fēng)機(jī)入口壓力變化曲線 第9頁/共33頁2.1 風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化實(shí)例 常規(guī)運(yùn)行一般按照增壓風(fēng)機(jī)入口靜壓DCS值-100Pa左右調(diào)整，從以上各圖看，均不是最節(jié)能的運(yùn)行方式，借鑒優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，并考慮到該處靜壓過大可能造成脫硫旁

5、路擋板漏流增大，建議增壓風(fēng)機(jī)入口靜壓DCS值+100Pa左右調(diào)整。 在機(jī)組負(fù)荷600MW、500MW、400MW、320MW四個(gè)工況進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化試驗(yàn)時(shí)，功耗最小的調(diào)整工況分別比功耗最大的調(diào)整工況節(jié)電8.4%、5.9%、5.2%、3.4%，分別比常規(guī)調(diào)整工況（增壓風(fēng)機(jī)入口靜壓-100Pa）節(jié)電5.3%、0.2%、4.6%、1.2%。 第10頁/共33頁2.2 風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例 某600MW機(jī)組鍋爐配靜葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)2臺，脫硫系統(tǒng)配靜葉可調(diào)增壓風(fēng)機(jī)2臺。一般運(yùn)行中在機(jī)組負(fù)荷高于500MW時(shí)兩臺增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，低于500MW單臺增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行?；谠鰤猴L(fēng)機(jī)節(jié)能考慮，未進(jìn)行充分評估即

6、對單臺增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻調(diào)速改造。改造后發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)節(jié)能作用很小，沒有達(dá)到預(yù)期效果，改造投資成本都難以回收，尋求補(bǔ)救方案及引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造的可行性。 基于引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性試驗(yàn)，進(jìn)行了引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能評估，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能潛力很小，不適于采用。而增壓風(fēng)機(jī)采用不同的變頻改造及運(yùn)行方式，節(jié)能潛力有很大不同，詳情見下。第11頁/共33頁2.2 風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例單臺增壓風(fēng)機(jī)改變頻（低負(fù)荷單臺運(yùn)行）節(jié)能評估名 稱單位負(fù)荷段1負(fù)荷段2負(fù)荷段3負(fù)荷段4負(fù)荷段5機(jī)組負(fù)荷MW300390450510600改造前電機(jī)輸入功率kW1313.31496.62057.0973.71

7、253.8改造后電機(jī)輸入功率kW1247.61421.72188.3892.41091.6年運(yùn)行小時(shí)H2170162013308701260改造后年節(jié)電量kWh142490.9121221.406204399.5改造后年總節(jié)電量kWh364140.1平均上網(wǎng)電價(jià)元/kWh0.345改造后年節(jié)省費(fèi)用萬元12.56改造投資萬元140成本回收期年11.14改造后10年總收益萬元-14.37改造節(jié)電率%3.49第12頁/共33頁2.2 風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例兩臺增壓風(fēng)機(jī)改變頻（并列運(yùn)行）節(jié)能評估名 稱單位負(fù)荷段1負(fù)荷段2負(fù)荷段3負(fù)荷段4負(fù)荷段5機(jī)組負(fù)荷MW3

8、00390450510600改造前電機(jī)輸入功率kW1313.31496.62057.01947.32507.6改造后電機(jī)輸入功率kW892.81049.91345.71784.92183.2年運(yùn)行小時(shí)H2170162013308701260改造后年節(jié)電量kWh912521.2723629.3946053.1141314.1408799.0改造后年總節(jié)電量kWh3132317平均上網(wǎng)電價(jià)元/kWh0.345改造后年節(jié)省費(fèi)用萬元108.06改造投資萬元280成本回收期年2.59改造后10年總收益萬元800.65改造節(jié)電率%24.35第13頁/共33頁2.2 風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造實(shí)例

9、 僅進(jìn)行單臺增壓風(fēng)機(jī)變頻改造，低負(fù)荷運(yùn)行變頻改造風(fēng)機(jī)，高負(fù)荷一工一變并列運(yùn)行，由于風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行不處于高效區(qū)，節(jié)能作用很小，根本不適合采用，而進(jìn)行兩臺風(fēng)機(jī)變頻改造，并列運(yùn)行方式，節(jié)能效益則十分明顯，因而推薦采用該方案作為補(bǔ)救方案。改造后運(yùn)行情況與評估情況基本完全一致。 建議重視節(jié)能改造前的評估工作，評估一定要基于風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性進(jìn)行，不科學(xué)不合理的評估不能采用。本案例就是改造前評估不科學(xué)造成，但尚有補(bǔ)救方案，而很多案例不一定有補(bǔ)救方案，可能造成投資浪費(fèi)甚至帶來安全問題。第14頁/共33頁3. 風(fēng)機(jī)安全事例分析風(fēng)機(jī)安全事例分析l引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)機(jī)組出力受限案例引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)機(jī)組出力受限案例l風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)

10、備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例l風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例l導(dǎo)葉磨損脫落造成風(fēng)機(jī)帶不上出力案例導(dǎo)葉磨損脫落造成風(fēng)機(jī)帶不上出力案例第15頁/共33頁3.1 風(fēng)機(jī)搶風(fēng)機(jī)組出力受限案例風(fēng)機(jī)搶風(fēng)機(jī)組出力受限案例 某600MW鍋爐靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)搶風(fēng)問題，反復(fù)調(diào)節(jié)不能調(diào)平，一臺引風(fēng)機(jī)出力較大另一臺引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)不起作用，爐膛負(fù)壓難以維持，機(jī)組僅能勉強(qiáng)帶至400MW。 經(jīng)分析和試驗(yàn)，證明風(fēng)機(jī)本身設(shè)備沒有問題，煙氣系統(tǒng)阻力異常升高導(dǎo)致兩側(cè)引風(fēng)機(jī)出力平衡時(shí)的工作點(diǎn)曲線進(jìn)入軸流風(fēng)機(jī)不穩(wěn)定工作區(qū)太多，在較長一段區(qū)間內(nèi)，只有在一臺風(fēng)機(jī)

11、出力大于另一臺很多的不平衡狀態(tài)，才能使兩臺風(fēng)機(jī)分別穩(wěn)定運(yùn)行，但由于其中一臺風(fēng)機(jī)出力太低，兩臺引風(fēng)機(jī)總出力不足以維持爐膛負(fù)壓，影響到機(jī)組帶負(fù)荷。問題發(fā)展嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)喘振等使風(fēng)機(jī)設(shè)備損壞。第16頁/共33頁3.1 風(fēng)機(jī)搶風(fēng)機(jī)組出力受限案例風(fēng)機(jī)搶風(fēng)機(jī)組出力受限案例 空預(yù)器堵灰則是煙氣系統(tǒng)阻力異常升高的直接原因。出問題機(jī)組335MW空預(yù)器差壓2.4kPa，而正常該機(jī)組負(fù)荷差壓1.2kPa以下，滿負(fù)荷差壓也不過2.4左右?？疹A(yù)器差壓增大導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)上移至失速區(qū)，導(dǎo)致該問題。 檢修后隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，空預(yù)器積灰會逐漸發(fā)展，燃燒高硫煤使煙氣露點(diǎn)溫度高，更易造成空預(yù)器堵灰和腐蝕，此外，不經(jīng)常進(jìn)

12、行空預(yù)器吹灰或吹灰蒸汽過熱度不足、環(huán)境溫度低時(shí)不及時(shí)投入熱風(fēng)再循環(huán)（或暖風(fēng)器）、停爐空預(yù)器沖洗不徹底或未烘干等都容易造成空預(yù)器堵灰。脫硫系統(tǒng)GGH等其他設(shè)備也容易發(fā)生煙氣系統(tǒng)阻塞情況，也會對風(fēng)機(jī)及機(jī)組運(yùn)行安全造成影響。第17頁/共33頁3.2 風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例 某200MW脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)因電機(jī)軸承溫度升高未及時(shí)發(fā)現(xiàn)、風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全未及時(shí)跳閘最終造成風(fēng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞事故。 調(diào)查結(jié)果表明因電機(jī)驅(qū)動端軸承溫度持續(xù)升高未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，保護(hù)設(shè)置存在問題沒有及時(shí)跳閘風(fēng)機(jī)，最終損壞軸承，軸承損壞后風(fēng)機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)行約20分鐘，軸承及轉(zhuǎn)子嚴(yán)重磨損，強(qiáng)度降低，轉(zhuǎn)子發(fā)生彎

13、曲，軸系離心力增大，振動增大，進(jìn)一步加劇了轉(zhuǎn)子的彎曲程度,產(chǎn)生更大震動，最終使聯(lián)軸器螺栓斷裂并打壞部分動靜葉片，風(fēng)機(jī)、電機(jī)地腳螺栓松動、風(fēng)機(jī)外殼部分破損。第18頁/共33頁3.2 風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例電機(jī)軸承損壞情況第19頁/共33頁3.2 風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)大軸彎曲情況第20頁/共33頁3.2 風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例電機(jī)基礎(chǔ)松動情況第21頁/共33頁3.2 風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)葉片損壞情況第22

14、頁/共33頁3.2 風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)保護(hù)不健全造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例 電機(jī)軸承溫度升高與軸承質(zhì)量、裝配工藝、潤滑油脂質(zhì)量差等有關(guān)，也可能有其他偶然因素，運(yùn)行人員監(jiān)視不力，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 風(fēng)機(jī)設(shè)置有電機(jī)軸承溫度高跳閘保護(hù)，但在保護(hù)邏輯中含有限制溫度變化率的功能塊，即溫度上升或下降速率在30/min或0.5/s內(nèi)，此溫度保護(hù)起作用，若超出此變化率，則系統(tǒng)判斷為故障，不再參與保護(hù)，需要人工再次投入該保護(hù)。在本次事故之前可能發(fā)生過掉線或其他情況，該保護(hù)實(shí)際已退出卻沒有任何報(bào)警，導(dǎo)致該保護(hù)未能在電機(jī)軸承溫度升高到跳閘值時(shí)起作用最終釀成嚴(yán)重后果。第23頁/共33頁3.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接

15、螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例 某600MW鍋爐A側(cè)軸流式引風(fēng)機(jī)在變頻狀態(tài)正常運(yùn)行中突然振動增大（振動測點(diǎn)超量程）、電流上升，變頻自動切工頻，隨即風(fēng)機(jī)跳閘，整個(gè)過程不足2min。 停爐檢查發(fā)現(xiàn)2A引風(fēng)機(jī)大軸彎曲嚴(yán)重，軸與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與軸承箱之間的連接均斷裂，轉(zhuǎn)子葉片有三片完全斷裂、多數(shù)葉片根部有裂痕、端部卷曲，入口靜葉、出口導(dǎo)流板破損嚴(yán)重。 第24頁/共33頁3.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)葉片損壞情況第25頁/共33頁3.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造

16、成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例聯(lián)軸器斷裂情況第26頁/共33頁3.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例斷裂的聯(lián)軸器螺栓第27頁/共33頁3.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)大軸彎曲情況第28頁/共33頁3.3 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓問題造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞案例 經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和金相分析，風(fēng)機(jī)葉輪側(cè)聯(lián)軸器上一個(gè)連接螺栓首先斷裂，在轉(zhuǎn)動的某一時(shí)刻，螺栓從螺栓孔中脫出失去承載作用，余下的連接螺栓及連接由于受力較大，撕扯裂開，最終造成本次事故。 螺栓斷裂原因有兩個(gè)：一是加工

17、不合理，螺栓端部變截面處存在應(yīng)力集中的現(xiàn)象；二是可能存在螺栓安裝的預(yù)緊力過大，使得變截面處應(yīng)力過大，運(yùn)行時(shí)逐漸產(chǎn)生疲勞裂紋。第29頁/共33頁3.4 導(dǎo)葉磨損脫落造成風(fēng)機(jī)帶不上出力案例導(dǎo)葉磨損脫落造成風(fēng)機(jī)帶不上出力案例 某600MW機(jī)組鍋爐A側(cè)靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)振動大，繼而電流降低、風(fēng)機(jī)帶不上出力，且風(fēng)機(jī)電流波動大，最大波動幅度30A。 經(jīng)過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為不是系統(tǒng)阻力造成，應(yīng)是風(fēng)機(jī)設(shè)備本身出現(xiàn)問題，于是停爐進(jìn)行風(fēng)機(jī)內(nèi)部檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)該引風(fēng)機(jī)可調(diào)靜葉、進(jìn)出口導(dǎo)葉、動葉片均有不同程度磨損，出口導(dǎo)葉兩片磨損嚴(yán)重脫落對氣道造成阻塞，而另一側(cè)引風(fēng)機(jī)磨損情況明顯較輕。很明顯，因除塵效果不佳造成引風(fēng)機(jī)出口導(dǎo)葉脫落引起風(fēng)機(jī)性能改變是造成該問題的主要原因。第30頁/共33頁3.4 導(dǎo)葉磨損脫落造成風(fēng)機(jī)帶不上出力案例導(dǎo)葉磨