風(fēng)機(jī)性能曲線

火力發(fā)電廠中風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，一般把運(yùn)行工況點(diǎn)控制在性能曲線的高效區(qū)內(nèi)，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)性。利用性能曲線還可以分析風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)情況，積累資料，找出規(guī)律，作為設(shè)計(jì)和修改新老產(chǎn)品的依據(jù)，也可以作為相似設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。由于對葉輪內(nèi)的各項(xiàng)損失尚不能用分析方法精確地進(jìn)行計(jì)算，使得風(fēng)機(jī)的性能曲線也就不能用分析方法精確地計(jì)算出來，通常是由試驗(yàn)方法求得。通過風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)得到風(fēng)機(jī)在不同流量時(shí)對應(yīng)的風(fēng)機(jī)全壓、軸功率和效率值，利用數(shù)據(jù)擬合方法得到風(fēng)機(jī)性能曲線。

VisualBasic是在Windows操作平臺上的主力編程語言之一，它避開了C 編程過分繁瑣和抽象的缺點(diǎn)，語言容易上手，界面容易設(shè)計(jì)，但是對予數(shù)值計(jì)算方面其能力欠佳。而Matlab語言可以提供與矩陣有關(guān)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形顯示功能，為軟件開發(fā)人員在程序編制過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算和圖形顯示新添了又一行之有效的開發(fā)平臺。但Matlab的界面功能比較弱，給友好界面的開發(fā)應(yīng)用或軟件演示系統(tǒng)帶來不便。為了提高工程計(jì)算軟件的開發(fā)效率和質(zhì)量，鑒于上述兩個(gè)軟件的各自特點(diǎn)，可采取把VB可視化功能和Matlab計(jì)算功能相結(jié)合的辦法，充分利用各自的特點(diǎn)進(jìn)行混合編程，即用VB來設(shè)計(jì)界面作為主程序，調(diào)用Matlab編寫的子程序，以此開發(fā)出高質(zhì)量、高性能的軟件系統(tǒng)。其實(shí)現(xiàn)的過程有多種，研究采用ActiveX自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)VB調(diào)用Matlab，編制了基于最小二乘法的風(fēng)機(jī)性能曲線擬合軟件。

風(fēng)機(jī)性能曲線比例定律

當(dāng)已知風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n₀時(shí)的性能曲線，欲求轉(zhuǎn)速為n時(shí)的性能曲線時(shí)，其相似工況點(diǎn)的參數(shù)應(yīng)該滿足式下式：

Q/Q₀=n/n₀

p/p₀=(n/n₀)²

p/p₀=(n/n₀)³

式中腳標(biāo)“0”代表樣本條件。所以應(yīng)用比例定律(在轉(zhuǎn)速相差不超過20%情況下)可以實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）根據(jù)已知風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)性能曲線推算與該風(fēng)機(jī)相似的風(fēng)機(jī)的性能曲線；

（2）根據(jù)風(fēng)機(jī)在某一狀態(tài)下的工作參數(shù)，換算成其他工作狀態(tài)下的工作參數(shù)(在密度不變的情況下，僅限于轉(zhuǎn)速改變)，即理論繪制風(fēng)機(jī)的性能曲線。

風(fēng)機(jī)性能曲線實(shí)現(xiàn)VB調(diào)用Matlab

ActiveX自動(dòng)化協(xié)議是一種允許一個(gè)應(yīng)用程序(控制端)去控制另一個(gè)應(yīng)用程序(服務(wù)器端)的協(xié)議。由于VB支持ActiveX自動(dòng)化控制端協(xié)議，Matlab支持ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器端協(xié)議，通過建立VB和Matlab之間的ActiveX自動(dòng)化連接，就可實(shí)現(xiàn)VB應(yīng)用程序中調(diào)用Matlab的命令、向Matlab傳送或從Matlab接收矩陣數(shù)組。

（1）創(chuàng)建ActiveX對象

在WindoWS注冊表中，Matlab的ActiveX對象名為“Matlab．Application”。在VB應(yīng)用程序中創(chuàng)建ActiveX對象的具體步驟如下：

Dim Matlab As Object

Set Matlab=Create Object(“Matlab．Application”)

（2）ActiveX對象的操作

在VB應(yīng)用程序中創(chuàng)建了Matlab的ActiveX對象后，就可以使用這個(gè)對象所包含的各種方法來實(shí)現(xiàn)對Matlab的調(diào)用。Matlab．Application對象主要含有3種方法，它們是Execute、GetFullMatrix和PutFullMatrix。主要使用Execute方法，其語法為BSTR Execute(BSTR Command)，其中參數(shù)Command為要Matlab執(zhí)行的命令字符串；運(yùn)行結(jié)果以字符串返回，圖形則以Matlab圖形窗口的形式顯示。

風(fēng)機(jī)性能曲線誤差分析

以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min時(shí)為例，風(fēng)機(jī)流量和全壓的擬合值和試驗(yàn)值見表1。

由表1中數(shù)據(jù)可知，風(fēng)機(jī)p—qv性能曲線擬合的誤差在1%以內(nèi)，符合一般情況下風(fēng)機(jī)性能曲線的擬合誤差要求。如果需要提高擬合曲線的精度，可增加測試點(diǎn)數(shù)目，并且保證選擇的測試點(diǎn)能最好地反映風(fēng)機(jī)工作時(shí)的主要性能。

風(fēng)機(jī)性能曲線研究結(jié)論

研究基于最小二乘法，采用Matlab與VB混編，編制了風(fēng)機(jī)性能曲線擬合軟件，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)性能曲線擬合的可視化。軟件操作簡單、易于修改，具有通用性。采用Matlab處理風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高了計(jì)算的精度與速度；利用Matlab與Ⅶ的混合編程，得到不同轉(zhuǎn)速時(shí)風(fēng)機(jī)p—qv性能曲線的表達(dá)式和曲線圖，并對擬合數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果顯示，擬合誤差在1%以內(nèi)，符合精度要求。

風(fēng)機(jī)是電廠的重要輔機(jī)設(shè)備，包含引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)等，這些設(shè)備直接關(guān)系到電廠的安全運(yùn)行。根據(jù)2013年度全國火電機(jī)組能效對標(biāo)及競賽資料數(shù)據(jù)，對于600MW超臨界機(jī)組，僅一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)3項(xiàng)耗電率，就達(dá)到1.37%，占生產(chǎn)廠用電率的30%左右。對于1000MW的超超臨界機(jī)組。則達(dá)到了1.42%，約占生產(chǎn)廠用電率的33.5%。所以風(fēng)機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，直接關(guān)系到電廠綜合煤耗的降低。

風(fēng)機(jī)在出廠時(shí)。會附帶相應(yīng)的風(fēng)機(jī)性能曲線圖。有的電廠進(jìn)行了風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)，得出了更準(zhǔn)確的風(fēng)機(jī)性能曲線圖。對于大部分風(fēng)機(jī)運(yùn)行人員，無法了解當(dāng)前設(shè)備所處的工況位置，更難根據(jù)風(fēng)機(jī)的性能曲線圖來配合調(diào)整鍋爐的燃燒，通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉或靜葉開度、流量，盡可能使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在高效的性能點(diǎn)上。

風(fēng)機(jī)性能曲線效果圖與功能

系統(tǒng)通過一副畫面的方式展示，便于對比分析。從圖1可知，系統(tǒng)由性能曲線、實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)兩部分組成。

（1）性能曲線

性能曲線是根據(jù)風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)流量值、全壓值，將最近兩分鐘的數(shù)據(jù)，分別對應(yīng)在風(fēng)機(jī)性能曲線圖上，如圖1中的散點(diǎn)。這樣風(fēng)機(jī)運(yùn)行人員就可以知道最近兩分鐘內(nèi)，風(fēng)機(jī)所運(yùn)行工況處在性能曲線圖的位置、相應(yīng)的設(shè)計(jì)效率(或者試驗(yàn)效率)、動(dòng)葉開度是多少。并可以直觀了解到如果進(jìn)一步調(diào)整動(dòng)葉開度，會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的流量增加多少，相應(yīng)的全壓會增加多少，效率會變化多少。因?yàn)橛械碾姀S流量測點(diǎn)常常存在著比較大波動(dòng)，所以將最近兩分鐘的數(shù)據(jù)零散的分布在性能曲線圖上，這樣能更準(zhǔn)確判斷出風(fēng)機(jī)的工況位置。一般將風(fēng)機(jī)動(dòng)葉的設(shè)計(jì)開度范圍分配到DCS的0—100%的分布區(qū)間，以便于運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢愿鶕?jù)需要將風(fēng)機(jī)的性能曲線圖中的開度值轉(zhuǎn)換為DCS的開度值。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)

實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)展示的是風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)，其中部分測點(diǎn)是通過后臺實(shí)時(shí)計(jì)算出來的。這里面不僅包含經(jīng)濟(jì)參數(shù)(第一列)，還包含安全參數(shù)(第二列)。有的風(fēng)機(jī)流量測點(diǎn)受限于吸入口管道的布置，流量測點(diǎn)不準(zhǔn)。這時(shí)就需要對流量測點(diǎn)進(jìn)行校正。如表2，某1000MW機(jī)組的風(fēng)機(jī)參數(shù)，通過不同工況下的物理測點(diǎn)值、流量的校驗(yàn)值、以及其比例系數(shù)，擬合成曲線，如圖2。這樣由現(xiàn)場每一個(gè)變送器測量的物理測點(diǎn)值，即第二行的值，通過擬合公式，就可以得到相應(yīng)系數(shù)，該系數(shù)乘以測得的物理測點(diǎn)值，就是實(shí)際真正校驗(yàn)后的實(shí)時(shí)流量值。對于風(fēng)機(jī)效率的計(jì)算，是依據(jù)((DLT469—1992電站鍋爐風(fēng)機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)規(guī)程》來計(jì)算的。

風(fēng)機(jī)性能曲線研究結(jié)論

有效利用風(fēng)機(jī)性能曲線圖，將風(fēng)機(jī)的流量、全壓對應(yīng)到相應(yīng)的風(fēng)機(jī)性能曲線圖上．使風(fēng)機(jī)運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握風(fēng)機(jī)所處的狀態(tài)位置。這樣運(yùn)行人員就可以知道自己操作對風(fēng)機(jī)的影響，例如調(diào)整流量、動(dòng)/靜葉開度會使風(fēng)機(jī)效率朝著哪個(gè)方向變化，全壓朝著哪個(gè)方向變化。變化大約是多少。運(yùn)行人員在預(yù)估完工況變化附帶的其他設(shè)備性能的變化后，就可以朝著最優(yōu)工況的方向調(diào)節(jié)。比如在保證總風(fēng)量一定、磨煤機(jī)一次風(fēng)需要的前提下。盡可能調(diào)整一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)的配比，使風(fēng)機(jī)性能效率的變化、排煙溫度的變化達(dá)到綜合性能最優(yōu)。

風(fēng)機(jī)性能曲線是用來表示通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)，如風(fēng)量Q、風(fēng)壓H、功率N及效率η之間關(guān)系的曲線。通風(fēng)機(jī)的特性曲線通常有三個(gè)坐標(biāo)軸：風(fēng)機(jī)的壓力、風(fēng)量、功率。為了使用方便，通風(fēng)機(jī)的特性曲線通常包括(轉(zhuǎn)速一定)全壓隨風(fēng)量的變化、靜壓隨風(fēng)量的變化、功率隨風(fēng)量的變化、全效率隨風(fēng)量的變化和靜效率隨風(fēng)量的變化。

測量風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、效率、轉(zhuǎn)速等性能參數(shù)，再通過風(fēng)量與其他幾個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系得出的曲線稱為風(fēng)機(jī)特性曲線或風(fēng)機(jī)性能曲線。

材料的疲勞特性曲線有兩種：σ-Ν曲線和等壽命曲線 。

測設(shè)復(fù)曲線時(shí)，必須選定其中一個(gè)圓曲線的半徑，則該被選定半徑的曲線稱為主曲線，余下曲線稱為副曲線，副曲線半徑須由主軸線半徑及有關(guān)測量數(shù)據(jù)來計(jì)算。副曲線測設(shè)與單曲線測設(shè)相同，復(fù)曲線測設(shè)常用方法主要有切基線法和弦基線法兩種。

復(fù)曲線切基線法

切基線法是虛交切基線，只是兩個(gè)圓曲線的半徑不相等。如圖1所示主、副曲線的交點(diǎn)為A、B，兩曲線相接于公切點(diǎn)GQ點(diǎn)。將經(jīng)緯儀分別安置于A、B兩點(diǎn)，測算出轉(zhuǎn)角α1、α2，用測距儀或鋼尺往返丈量A、B兩點(diǎn)的距離AB，在選定主曲線的半徑R1后，可按以下步驟計(jì)算副曲線的半徑R2及測設(shè)元素。

（1）根據(jù)主曲線的轉(zhuǎn)角α1和半徑R1計(jì)算主曲線的測設(shè)元素T1、L1、E1和D1。

（2）根據(jù)基線AB的長度|AB|和主曲線切線長T1計(jì)算副曲線的切線長T2為：

（3）根據(jù)副曲線的轉(zhuǎn)角α2和切線長T2計(jì)算副曲線的半徑R2（計(jì)算至厘米）：

（4）根據(jù)副曲線的轉(zhuǎn)角α2和半徑R2計(jì)算副曲線的測設(shè)元素T2、L2、E2、D2。

（5）主點(diǎn)里程計(jì)算采用圓曲線主點(diǎn)計(jì)算方法。

復(fù)曲線弦基線法

如圖2所示，設(shè)定A(ZY)為曲線的七點(diǎn)，C(GQ)為公切點(diǎn)，JD1、JD2為兩交點(diǎn)，目的是確定曲線的終點(diǎn)B，并計(jì)算出兩曲線的半徑和轉(zhuǎn)角。具體測設(shè)方法如下：

（1）在A點(diǎn)安置儀器，觀測弦切角I1，根據(jù)同弧段兩端弦切角相等的原理，則得主曲線的轉(zhuǎn)角為：α1=2I1。

（2）設(shè)B'點(diǎn)為曲線終點(diǎn)B的初測位置，在B'點(diǎn)放置儀器觀測出弦切角I3，同時(shí)在切線上B點(diǎn)的估計(jì)位置前后打下騎馬樁a、b。

（3）C點(diǎn)安置儀器，觀測出I2。由2可知，復(fù)曲線的轉(zhuǎn)角α2=I2-I1 I3。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部照準(zhǔn)A點(diǎn)，將水平度盤讀書配置為：0°00′00″后倒鏡，順時(shí)針撥水平角（α1 α2）/2=（I1 I2 I3）/2，此時(shí)，望遠(yuǎn)鏡的視線方向即為弦CB的方向，交騎馬樁a、b的連線于B點(diǎn)，即確定了曲線的終點(diǎn)。

（4）用測距儀（全站儀）或鋼尺往返丈量得到AC和CB的長度，并由此計(jì)算主、副曲線的半徑R1、R2，得：

（5）由求得的主、副曲線半徑R1、R2和測算的轉(zhuǎn)角α1、α2分別計(jì)算主、副曲線的測設(shè)元素，然后仍按前述方法計(jì)算主里程并進(jìn)行測設(shè)。 2100433B