一種動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機變頻節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機電結(jié)合節(jié)能調(diào)速領(lǐng)域，特別是涉及一種動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機變頻節(jié) 能系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)的大多數(shù)高耗能企業(yè)(如火力發(fā)電行業(yè)、化工行業(yè)、大型鋼鐵行業(yè)等）普 及使用動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機，尤其以火力發(fā)電行業(yè)為主，新建或者在用火力發(fā)電燃煤機組 的鍋爐配套風(fēng)機系統(tǒng)大多數(shù)采用的是動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(如動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機FAF系 列、SAF系列等)，其主要通過改變動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機動葉安裝角的開度來實現(xiàn)對動葉可 調(diào)軸流式風(fēng)機的輸出風(fēng)量、風(fēng)壓的控制及改變以適應(yīng)火電燃煤機組發(fā)電負(fù)荷調(diào)整、變化的 需要。從目前國內(nèi)在役火電燃煤機組鍋爐配套動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機的實際運行情況及火力 發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)范兩個層面來看，一般在對鍋爐配套風(fēng)機容量進行設(shè)計時，從發(fā)電機組 運行的安全性考慮出發(fā)，單側(cè)風(fēng)機運行時，需具備帶75%負(fù)荷運行的能力，這樣一來，當(dāng)雙 側(cè)風(fēng)機同時運行，即便機組帶到額定負(fù)荷，實現(xiàn)滿負(fù)荷發(fā)電時，其動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機的設(shè) 計余量一般在20°/『30%左右(若遇當(dāng)?shù)孛嘿|(zhì)情況較差或其他原因?qū)?dǎo)致風(fēng)機的設(shè)計余量 更大)，那么動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機的動葉安裝角的整體開度一般處于在30°/『100%這個區(qū)間 內(nèi)，但是主要以集中在50%~60%范圍內(nèi)居多；由此可見鍋爐配套動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機并未 處于其風(fēng)機設(shè)計之初的最佳經(jīng)濟運行工作點運行。在用火力發(fā)電機組運行中，由于電網(wǎng)負(fù) 荷的需要，火力發(fā)電機組往往是需要根據(jù)電網(wǎng)公司的要求機組實現(xiàn)調(diào)峰運行，從動葉可調(diào) 軸流式風(fēng)機的流量-壓力曲線及效率曲線上可以得出，當(dāng)負(fù)荷降低時對應(yīng)風(fēng)機的效率將會 出現(xiàn)下降。機組負(fù)荷率經(jīng)常處于50°/『75%之間（甚至更低)，這樣使得絕大多數(shù)鍋爐配套軸 流式風(fēng)機更加偏離其設(shè)計的最佳經(jīng)濟運行工作點運行。
[0003] 基于以上兩種情況，可以得出目前在大多數(shù)火力發(fā)電廠中，其配套的動葉可調(diào)軸 流式風(fēng)機的運行方式是不經(jīng)濟的，而且對其實施變頻改造實現(xiàn)節(jié)能降耗是可行的，其潛在 的節(jié)電空間一般在20%甚至更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機變頻節(jié)能系統(tǒng)的節(jié) 能優(yōu)化控制方法，通過該方法可對現(xiàn)有動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機的變頻改造進行準(zhǔn)確、有效的 節(jié)能診斷評估，并在后期風(fēng)機實現(xiàn)變頻調(diào)速運行時，保證動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機在整個運行 區(qū)間內(nèi)始終處于最高或者較高效率點工作， 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案： 一種動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機變頻節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法，所述系統(tǒng)包括電源斷路 器、變頻器、電動機、DCS系統(tǒng)以及動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機，變頻器兩端分別與電源斷路器、電 動機相連，電動機與動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機相連，DCS系統(tǒng)分別與變頻器、動葉可調(diào)軸流式風(fēng) 機相連，所述節(jié)能優(yōu)化控制方法的步驟依次包括： 所述系統(tǒng)的節(jié)能評估計算方法，用于所述風(fēng)機在實施變頻改造前的節(jié)能評估，得到評 估結(jié)果及控制計算依據(jù)，其步驟如下： a) 采集不同負(fù)荷工作點下風(fēng)機實際運行參數(shù)以及獲取風(fēng)機廠家提供的風(fēng)機在工頻定 速運行的不同動葉安裝角開度對應(yīng)的流量-壓力特性曲線及效率曲線圖； b) 根據(jù)采集的風(fēng)機工頻運行在各個負(fù)荷工作點下對應(yīng)的運行參數(shù)，確定風(fēng)機變頻調(diào)速 運行時對應(yīng)的動葉安裝角的開度值及該開度值所對應(yīng)的流量-壓力特性曲線； c) 根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)機實際運行的不同負(fù)荷工作點，在已確定的壓力-流量特性曲線上取若 干點，將這些點對應(yīng)的壓力值、流量值、及效率值作為風(fēng)機變頻調(diào)速運行在額定轉(zhuǎn)速時對應(yīng) 的初始數(shù)值；即通過步驟b)選取的動葉安裝角開度值結(jié)合步驟a)中的曲線圖，確定該動葉 安裝角開度所對應(yīng)的流量-壓力特性曲線，將該曲線作為風(fēng)機在實現(xiàn)變頻調(diào)速運行在額定 轉(zhuǎn)速時對應(yīng)的壓力-流量特性曲線；根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在該曲線上選取若干點，并標(biāo)注及 記錄這些點所對應(yīng)的流量值、壓力值以及效率值，且將這些點對應(yīng)的流量值、壓力值以及效 率值作為風(fēng)機變頻調(diào)速運行在額定轉(zhuǎn)速下的初始數(shù)據(jù)； d) 在0~額定轉(zhuǎn)速內(nèi)選取風(fēng)機在不同負(fù)荷工作點下所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速值； e) 利用步驟c)得到的初始數(shù)值以及步驟d)得到的轉(zhuǎn)速值計算風(fēng)機在步驟b)確定的 動葉安裝角開度下，風(fēng)機實現(xiàn)變頻調(diào)速運行下，不同轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的流量值、壓力值及得到對 應(yīng)的效率值；并利用曲線生成軟件或工具得到對應(yīng)的流量-壓力特性曲線及效率曲線圖； 所述曲線生成軟件或工具包括MATLAB、Excel、Abstract Curve等，且采用上述曲線生成軟 件或工具得到相關(guān)曲線屬于本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)； f) 比較風(fēng)機工頻實際運行負(fù)荷工作點和步驟e)得到的流量-壓力特性曲線及效率曲 線圖的關(guān)系，判斷風(fēng)機是否可實施變頻改造；如可實施改造，則計算出每個負(fù)荷工作點下風(fēng) 機運行的轉(zhuǎn)速值； 所述系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法，利用所述系統(tǒng)的節(jié)能評估計算方法提供的評估結(jié)果及 控制計算依據(jù)，實現(xiàn)優(yōu)化運行參數(shù)組合的設(shè)置和自動切換，其步驟如下： g) 分別設(shè)置變頻器搜索頻率范圍區(qū)間、風(fēng)機動葉安裝角開度搜索范圍區(qū)間； h) 變頻器與DCS系統(tǒng)一起協(xié)調(diào)完成風(fēng)機在頻率及動葉安裝角開度設(shè)置區(qū)間內(nèi)，不同工 作負(fù)荷點下對應(yīng)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速值及動葉安裝角開度值搜索過程，變頻器自動計算及存儲多組 風(fēng)機轉(zhuǎn)速值及動葉安裝角開度值組合； i) 根據(jù)計算及存儲的多組風(fēng)機轉(zhuǎn)速值及動葉安裝角開度值組合，DCS系統(tǒng)和變頻器根 據(jù)用戶負(fù)荷指令自動選擇最優(yōu)動葉安裝角開度值、風(fēng)機轉(zhuǎn)速值組合，當(dāng)負(fù)荷指令發(fā)生變化 后，動葉安裝角開度值、風(fēng)機轉(zhuǎn)速值組合自動進行切換。
[0005] 所述風(fēng)機運行參數(shù)包括流量、壓力、效率、介質(zhì)密度、介質(zhì)溫度、發(fā)電負(fù)荷、運行電 壓及運行電流。
[0006] 進一步的，所述步驟b) 即：根據(jù)采集的實際運行參數(shù)將不同負(fù)荷的流量值和壓力 值所對應(yīng)的負(fù)荷工作點標(biāo)注在步驟a)獲取的曲線圖中，根據(jù)實際最大運行負(fù)荷的流量值和 壓力值確定所對應(yīng)的動葉安裝角的開度值，以及在該動葉安裝角開度值所對應(yīng)的最大流量 值，選取大于或等于該動葉安裝角的開度值作為所述風(fēng)機在變頻調(diào)速運行時的動葉安裝角 開度值；并通過選取的動葉安裝角開度值結(jié)合步驟a)獲取的曲線圖，確定該動葉安裝角開 度所對應(yīng)的流量-壓力特性曲線。
[0007] 進一步的，所述步驟d)中轉(zhuǎn)速值的選取方式為：以該風(fēng)機的額定轉(zhuǎn)速為初始轉(zhuǎn) 速，對該額定轉(zhuǎn)速進行A等分，分別計算出各個轉(zhuǎn)速的數(shù)值：
其中，為對應(yīng)的風(fēng)機轉(zhuǎn)速值，n 為對應(yīng)的風(fēng)機額定轉(zhuǎn)速值，A為等分值，A值 的取值取決于風(fēng)機實際運行負(fù)荷的個數(shù)。
[0008] 進一步的，所述步驟e)中，根據(jù)下式分別計算出A等分額定轉(zhuǎn)速下，不同轉(zhuǎn)速值對 應(yīng)的輸出的流量值、壓力值，
其中 :額定轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的流量， H額定:額定轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的壓力， :額定轉(zhuǎn)速， i...h :對應(yīng)的該轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的流量值， %* :對應(yīng)的該轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的壓力值， n_ 對應(yīng)的風(fēng)機轉(zhuǎn)速值。
[0009] 進一步的，步驟f)即：將步驟b)獲取的當(dāng)風(fēng)機在工頻定速運行時，不同負(fù)荷工作 點的風(fēng)機流量值和壓力值，標(biāo)注在通過步驟e)所獲得的曲線圖中，當(dāng)不同負(fù)荷工作點落在 步驟e)所獲得的曲線圖內(nèi)部，則說明找到了合適的所述風(fēng)機的動葉安裝角的開度值及風(fēng)機 的運行轉(zhuǎn)速值，若沒有落在步驟e)所獲得的曲線圖內(nèi)部，則重復(fù)步驟a)_f)，直至找到合適 的所述風(fēng)機的動葉安裝角的開度值及風(fēng)機的運行轉(zhuǎn)速值； 從上述變頻調(diào)速運行下的壓力-流量特性曲線及效率曲線中讀出不同負(fù)荷工作點對 應(yīng)的流量值和壓力值，所述不同負(fù)荷工作點的轉(zhuǎn)速值分別由下式計算： Nb=(Na*Qb)/Qa Nb為變頻調(diào)速下不同負(fù)荷工作點的轉(zhuǎn)速值， Na為變頻調(diào)速不同負(fù)荷工作點對應(yīng)的額定轉(zhuǎn)速， Qb為變頻調(diào)速下不同負(fù)荷工作點的流量值， Qa為變頻調(diào)速不同負(fù)荷工作點對應(yīng)的額定流量。
[0010] 進一步的，所述步驟g)即：將步驟f)所述風(fēng)機變頻調(diào)速運行在不同負(fù)荷工作點對 應(yīng)的動葉安裝角開度值以及轉(zhuǎn)速值對應(yīng)的頻率值作為基準(zhǔn)值，分別以此基準(zhǔn)值在風(fēng)機動葉 安裝角0-100%開度范圍內(nèi)及〇-額定轉(zhuǎn)速對應(yīng)頻率范圍內(nèi)設(shè)置動葉安裝角開度