电站锅炉引风机提高出力的改造
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650745叶片强度和刚度的综合评价在离心通风机中叶轮是受应力最大的部件有时在离心载荷的作用下后向叶片发生扭曲变形并会出现局部破裂且破裂往往从联接后盘的边缘开始为了对叶片强度和刚度进行综合评价文献中提出了一种较为可靠的判定准则见下式该准则被沈阳鼓风机厂多年的使用经验证明是比较实用的
《东北电力技术》1998 年第 2 期
℃
烟气密度 ρ 01745
kg / m3
转速
n 745
r / min
电机功率 N 1 250
kW
213 改进后引风机性能参数
型号 YB4 - 73 - 12 №31D
流量
Q 446 750～850 500 m3/ h
全压
P 5 975～4 220
Pa
叶轮直径 D2 3 100
mm
烟气温度 t 200
图 3 叶轮结构简图 1 —加强圈 ; 2 —前盘 ; 3 —叶片 ; 4 —后盘 ; 5 —轮毂 ; 6 —圆钢 ; 7 —包头板 ; 8 —防磨板
—3 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
壳和进风口等不变的前提下 ,对 4 - 73 型风机 ,
其性能按下列关系变化 :
QQ′=
D′2
D2
PP′m=e
D′2 2
D2
式中 Q′、Q ———分别为改造前后的流量 ,m3/
h; P′、P ———分别为改造前后的压力 ,Pa ; N′、N ———分 别 为 改 造 前 后 的 功 率 ,
=
—4 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
是处于临界状态 ,为了安全起见 ,在前盘内径处
焊接了一个厚度 12 mm ,轴向宽度 80 mm 的补
强圈 ; 在后盘与叶片的焊接处加装了一个 6
mm 厚的防磨加强板 ,即起防磨作用又加强作
用 ,因此 ,改造后的叶轮是安全的 。
6 改造效果
锅炉引风机进行改造后 ,实际运行和热态 试验表明在同样条件下与改造前相比较 ,在机 组带 200 MW 负荷的工况下 ,可以保证锅炉出 口氧量控制在 4 %～5 % ,而且引风机出力还有 裕量 ,改造后的锅炉引风机完全满足锅炉带额 定负荷的要求 ,从根本上解决引风机出力不足 的问题 。
用高级铸铁 ,如 H T35～61 ;当 u > 40 m / s 时 , 应选用3 铸铁 ,如 ZG25 ,或选用经过热处理的韧 性较高的球墨铸铁 ,如 Q T45～5 。
该风机轮毂的最大圆周速度 u > 40 m / s , 材质为 Q T45～5 ,可满足强度的要求 。 415 轴的临界转速计算
K
=
D2
1 000δR
×
1
n 000
=×1b02
2
4
(250 ～ 260)
式中 K ———判定准则数 ;
D2 ———叶轮外径 ,mm ; δ———叶片厚度 ,mm ;
R ———叶片厚度修正系数
单板叶片取 R = 1
机翼型或双层叶片取 R = 015 ;
n ———风机最大工作转速 ,r / min ;
4 强度校核
411 前盘强度
前盘的最大应力在前盘内径处 ,其最大应
力为 : σtmax = 2619 ×107 N/ m2
16 Mn 材质的屈服极限 35 ×107 N / m2 ,因
此:
K
= σσt msax
=
35 ×107 2619 ×107
= 1130
> 112 ,安
全。
412 后盘强度
一般地选择轮毂材质时 ,可根据轮毂的最大圆
周速度 u 来确定 。
轮毂的最大圆周速度 u 按下式计算 :
u
=
πd n 60
式中 d ———轮毂最大直径 ,m ;
ห้องสมุดไป่ตู้
n ———叶轮转速 ,r / min 。
当 u < 30 m / s 时 , 可选用一般铸钢 , 如
H T25～47 ;当 30 m / s < u < 40 m / s 时 ,可选
1 概述
朝阳电厂 1 号锅炉是哈尔滨锅炉厂制造的 H G670 / 140 - 1 型双火室煤粉炉 ,配 200 MW 汽轮机 ,设计燃烧平庄褐煤 ,1972 年 5 月投产 。 该炉配有两台 Y4 - 73 - 11 No2915 型锅炉引 风机 。由于空气预热器 、水膜除尘器和尾部烟 道漏风 ,以及烟系统积灰造成烟气量和阻力增 大等原因 ,引起引风机流量和压力偏低 ,锅炉处 于缺氧燃烧状态 。当煤质变差时引风机出力不 足现象更为严重 ,增大了锅炉的气体和固体未 完全燃烧热损失 。不仅严重地污染了大气环 境 ,也影响了锅炉的安全 、经济运行 。鉴于上述 原因 ,对原引风机进行了的增容改造 ,改造后的 实际运行和热态试验表明引风机性能完全可以 满足锅炉带额定负荷的要求 ,从根本上解决引 风机出力不足的问题 。
参考文献
1 东北工学院. 沈阳鼓风机研究所合编. 离心通风机. 北京 : 机械工业出版社 ,1980 年
2 李庆宜. 通风机. 北京 :机械工业出版社 ,1981 年 3 [ 美 ] Ronald B B lackburn. 延长叶片端能提高风机容量风机
技术 ,1986 (1)
(收稿日期 1997 - 09 - 17)
2 引风机
211 引风机结构 引风机是由进气箱 、进风口 、集流器 、机壳
和叶轮组成 。具体结构见图 1 。
212 原引风机性能参数
型号
Y4 - 73 - 11 №2915D
流量
Q 435 000～810 000 m3/ h
全压
P 5 420～3 830
Pa
叶轮直径 D2 2 950
mm
烟气温度 t 200
通风机一般都在低于临界转速下运行 ,轴 是刚性的 ,要求 nk (临界转速) > (1120～1130) n (工作转速) 。改造后的风机临界转速 nk = 1 650 ,因此 :
K
=
nk n
=
1 650 745
= 2121 ,安全 。
5 叶片强度和刚度的综合评价
在离心通风机中 ,叶轮是受应力最大的部 件 ,有时在离心载荷的作用下 ,后向叶片发生扭 曲变形 ,并会出现局部破裂 ,且破裂往往从联接 后盘的边缘开始 ,为了对叶片强度和刚度进行 综合评价 ,文献[ 3 ]中提出了一种较为可靠的判 定准则见下式 ,该准则被沈阳鼓风机厂多年的 使用经验证明是比较实用的 。
图 2 风机性能曲线
和前盘内径处开始 。最大的弯曲发生在叶片的
3 引风机改造方案
通过综合考虑 ,为了节省改造费用 ,减少工 作量 ,原引风机进气箱 、导流器 、进风口 、机壳 、 传动组和电机均保持不变 ,只进行引风机叶轮
宽度的中间 。为了提高叶轮的安全性在前盘内 径处焊接了一个厚度 12 mm ,轴向宽度 80 mm 的补强圈 ,在后盘与叶片的连接处加装了一个 6 mm 厚的防磨板 ,在机翼形叶片前缘焊接一 根Φ32 圆钢的防磨头 , 并且再包焊一块防磨
而只计算椭圆短轴引起的弯曲应力 。
叶片最大弯曲应力为 :
σtmax = 2619 ×107 N/ m2
16 Mn 材质的屈服极限 35 ×107 N / m2 ,因
此:
K
=σσtmsax
=
35 ×107 2619 ×107
= 1130
> 112 ,安
全。
414 轮毂的校核
目前在轮毂设计中尚无一定的计算方法 ,
电站锅炉引风机提高出力的改造
东北电力科学研究院 (110006) 冷 杰 吴惠文 徐宪斌 梁明文
沈 阳 人 民 风 机 厂 (110141) 商 华
摘 要 通过对朝阳电厂锅炉引风机出力不足原因的分析 ,提出了增加叶轮直径提高引风机出力的方法 ,改造 后实际运行表明引风机性能完全满足锅炉额定负荷的要求 ,从根本上解决引风机出力不足的问题 。 关键词 电站锅炉 引风机 改造 Abstract Based upon t he cause analysis on t he deficiency of boiler induced2draft fan output of chaoyang power plant , t he met hod of raising t he output was put forard , which increases t he diameter of blade wheel. The real operation shows t hat t he chacteristics of t he induced draft fan after reforming fully meets t he requirement of boiler wit h rated load ; t hus it solves t he problem of output deficiency radically. Keywords Power plant boiler Induced draft fan Reform
—2 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
板 ,此外 ,由于叶轮直径增大后引起的叶轮重量 也增大 ,为了减轻增大的重量 ,叶轮后盘制作成 锯齿形 ,具体叶轮结构见图 3 。经过这种改造 后风机不但提高了出力 ,而且也比以前更加耐 磨。
后盘的最大应力在后盘内径处 ,其最大应
力为 : σtmax = 2011 ×107 N/ m2
16 Mn 材质的屈服极限 35 ×107 N / m2 ,因
此:
K
= σσt msax
=
35 ×107 2011 ×107
= 1174
> 112 ,安
全。
413 叶片强度
一般来说 ,机翼形叶片的工作面是弧形 ,非
kW。 引风机改造后由于叶轮直径增大 ,圆周速
度由原来的 115 m / s 增大到 121m / s ,叶轮的 强度和刚性变差 ,在离心力负荷的作用下 ,后向 叶片有时发生扭曲变形及局部破裂 。叶轮的前
后盘应力发生在前后盘内径部位 ,而叶片上的 最大应力发生在叶轮与叶片与轮盘焊接部位 , 根据这个原因叶片的损坏常从接近后盘的边缘
7 结论
通过对朝阳电厂锅炉引风机出力不足原因 的分析 ,在引风机其它部件不进行改变的情况 下 ,提出了只增加叶轮直径7提高引风机出力的 方法 ,改造后实际运行表明引风机性能完全满 足锅炉带额定负荷的要求 ,从根本上解决引风 机出力不足的问题 。该方法是提高锅炉引风机 性能的一种投资少见效快的实用方法 。
℃
烟气密度 ρ 01745
kg / m3
转速
n 745
r / min
电机功率 N 1 250
kW
214 改造前后引风机特性曲线
Y4 - 73 - 11 №2915D 型锅炉引风机与改
造后引风机的特性曲线的比较如图 2 所示 。
—1 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
图 1 风机结构简图
1 —进风箱 ; 2 —导流器 ; 3 —进风口 ; 4 —机壳 ; 5 —叶轮
改造 ,将叶轮由Φ2 950 增大到 Φ3 100 ,为了保
证风机轴向安装尺寸不变 ,叶轮进口尺寸和叶
轮出口宽度都不变 。根据文献 [ 1 ]当风机叶轮
直径 D2 变化率在 10 %以内时 ,其它部件如机
b2 ———叶轮出口宽度 ,mm 。
对于改造后的引 风 机 , 其 判 定 准 则 数 K
为:
K
=
1
D2
000δR
×
n × b2 1 000 10
2
=
1
3 100 000 ×75 ×015
×
=17040500×7315015
2
= 24916 (250～260) ,安全 。
强度和刚度判定准则数虽然小于 250 ,但
工作面是平的或弧形的 。为了增加叶片刚性在
叶片腔内设有加强筋板 。在强度计算时 ,将叶
片形状简化为椭圆形来处理 ,叶片的重心就是
椭圆的形心 。忽略筋板对强度的有利影响 ,把
整个叶片看作承受均布载荷的梁 。由于椭圆长
轴方向的叶片抗弯截面模数较大 ,离心力在椭
圆长轴引起的弯曲应力较小 ,可以忽略不计 。
《东北电力技术》1998 年第 2 期
℃
烟气密度 ρ 01745
kg / m3
转速
n 745
r / min
电机功率 N 1 250
kW
213 改进后引风机性能参数
型号 YB4 - 73 - 12 №31D
流量
Q 446 750～850 500 m3/ h
全压
P 5 975～4 220
Pa
叶轮直径 D2 3 100
mm
烟气温度 t 200
图 3 叶轮结构简图 1 —加强圈 ; 2 —前盘 ; 3 —叶片 ; 4 —后盘 ; 5 —轮毂 ; 6 —圆钢 ; 7 —包头板 ; 8 —防磨板
—3 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
壳和进风口等不变的前提下 ,对 4 - 73 型风机 ,
其性能按下列关系变化 :
QQ′=
D′2
D2
PP′m=e
D′2 2
D2
式中 Q′、Q ———分别为改造前后的流量 ,m3/
h; P′、P ———分别为改造前后的压力 ,Pa ; N′、N ———分 别 为 改 造 前 后 的 功 率 ,
=
—4 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
是处于临界状态 ,为了安全起见 ,在前盘内径处
焊接了一个厚度 12 mm ,轴向宽度 80 mm 的补
强圈 ; 在后盘与叶片的焊接处加装了一个 6
mm 厚的防磨加强板 ,即起防磨作用又加强作
用 ,因此 ,改造后的叶轮是安全的 。
6 改造效果
锅炉引风机进行改造后 ,实际运行和热态 试验表明在同样条件下与改造前相比较 ,在机 组带 200 MW 负荷的工况下 ,可以保证锅炉出 口氧量控制在 4 %～5 % ,而且引风机出力还有 裕量 ,改造后的锅炉引风机完全满足锅炉带额 定负荷的要求 ,从根本上解决引风机出力不足 的问题 。
用高级铸铁 ,如 H T35～61 ;当 u > 40 m / s 时 , 应选用3 铸铁 ,如 ZG25 ,或选用经过热处理的韧 性较高的球墨铸铁 ,如 Q T45～5 。
该风机轮毂的最大圆周速度 u > 40 m / s , 材质为 Q T45～5 ,可满足强度的要求 。 415 轴的临界转速计算
K
=
D2
1 000δR
×
1
n 000
=×1b02
2
4
(250 ～ 260)
式中 K ———判定准则数 ;
D2 ———叶轮外径 ,mm ; δ———叶片厚度 ,mm ;
R ———叶片厚度修正系数
单板叶片取 R = 1
机翼型或双层叶片取 R = 015 ;
n ———风机最大工作转速 ,r / min ;
4 强度校核
411 前盘强度
前盘的最大应力在前盘内径处 ,其最大应
力为 : σtmax = 2619 ×107 N/ m2
16 Mn 材质的屈服极限 35 ×107 N / m2 ,因
此:
K
= σσt msax
=
35 ×107 2619 ×107
= 1130
> 112 ,安
全。
412 后盘强度
一般地选择轮毂材质时 ,可根据轮毂的最大圆
周速度 u 来确定 。
轮毂的最大圆周速度 u 按下式计算 :
u
=
πd n 60
式中 d ———轮毂最大直径 ,m ;
ห้องสมุดไป่ตู้
n ———叶轮转速 ,r / min 。
当 u < 30 m / s 时 , 可选用一般铸钢 , 如
H T25～47 ;当 30 m / s < u < 40 m / s 时 ,可选
1 概述
朝阳电厂 1 号锅炉是哈尔滨锅炉厂制造的 H G670 / 140 - 1 型双火室煤粉炉 ,配 200 MW 汽轮机 ,设计燃烧平庄褐煤 ,1972 年 5 月投产 。 该炉配有两台 Y4 - 73 - 11 No2915 型锅炉引 风机 。由于空气预热器 、水膜除尘器和尾部烟 道漏风 ,以及烟系统积灰造成烟气量和阻力增 大等原因 ,引起引风机流量和压力偏低 ,锅炉处 于缺氧燃烧状态 。当煤质变差时引风机出力不 足现象更为严重 ,增大了锅炉的气体和固体未 完全燃烧热损失 。不仅严重地污染了大气环 境 ,也影响了锅炉的安全 、经济运行 。鉴于上述 原因 ,对原引风机进行了的增容改造 ,改造后的 实际运行和热态试验表明引风机性能完全可以 满足锅炉带额定负荷的要求 ,从根本上解决引 风机出力不足的问题 。
参考文献
1 东北工学院. 沈阳鼓风机研究所合编. 离心通风机. 北京 : 机械工业出版社 ,1980 年
2 李庆宜. 通风机. 北京 :机械工业出版社 ,1981 年 3 [ 美 ] Ronald B B lackburn. 延长叶片端能提高风机容量风机
技术 ,1986 (1)
(收稿日期 1997 - 09 - 17)
2 引风机
211 引风机结构 引风机是由进气箱 、进风口 、集流器 、机壳
和叶轮组成 。具体结构见图 1 。
212 原引风机性能参数
型号
Y4 - 73 - 11 №2915D
流量
Q 435 000～810 000 m3/ h
全压
P 5 420～3 830
Pa
叶轮直径 D2 2 950
mm
烟气温度 t 200
通风机一般都在低于临界转速下运行 ,轴 是刚性的 ,要求 nk (临界转速) > (1120～1130) n (工作转速) 。改造后的风机临界转速 nk = 1 650 ,因此 :
K
=
nk n
=
1 650 745
= 2121 ,安全 。
5 叶片强度和刚度的综合评价
在离心通风机中 ,叶轮是受应力最大的部 件 ,有时在离心载荷的作用下 ,后向叶片发生扭 曲变形 ,并会出现局部破裂 ,且破裂往往从联接 后盘的边缘开始 ,为了对叶片强度和刚度进行 综合评价 ,文献[ 3 ]中提出了一种较为可靠的判 定准则见下式 ,该准则被沈阳鼓风机厂多年的 使用经验证明是比较实用的 。
图 2 风机性能曲线
和前盘内径处开始 。最大的弯曲发生在叶片的
3 引风机改造方案
通过综合考虑 ,为了节省改造费用 ,减少工 作量 ,原引风机进气箱 、导流器 、进风口 、机壳 、 传动组和电机均保持不变 ,只进行引风机叶轮
宽度的中间 。为了提高叶轮的安全性在前盘内 径处焊接了一个厚度 12 mm ,轴向宽度 80 mm 的补强圈 ,在后盘与叶片的连接处加装了一个 6 mm 厚的防磨板 ,在机翼形叶片前缘焊接一 根Φ32 圆钢的防磨头 , 并且再包焊一块防磨
而只计算椭圆短轴引起的弯曲应力 。
叶片最大弯曲应力为 :
σtmax = 2619 ×107 N/ m2
16 Mn 材质的屈服极限 35 ×107 N / m2 ,因
此:
K
=σσtmsax
=
35 ×107 2619 ×107
= 1130
> 112 ,安
全。
414 轮毂的校核
目前在轮毂设计中尚无一定的计算方法 ,
电站锅炉引风机提高出力的改造
东北电力科学研究院 (110006) 冷 杰 吴惠文 徐宪斌 梁明文
沈 阳 人 民 风 机 厂 (110141) 商 华
摘 要 通过对朝阳电厂锅炉引风机出力不足原因的分析 ,提出了增加叶轮直径提高引风机出力的方法 ,改造 后实际运行表明引风机性能完全满足锅炉额定负荷的要求 ,从根本上解决引风机出力不足的问题 。 关键词 电站锅炉 引风机 改造 Abstract Based upon t he cause analysis on t he deficiency of boiler induced2draft fan output of chaoyang power plant , t he met hod of raising t he output was put forard , which increases t he diameter of blade wheel. The real operation shows t hat t he chacteristics of t he induced draft fan after reforming fully meets t he requirement of boiler wit h rated load ; t hus it solves t he problem of output deficiency radically. Keywords Power plant boiler Induced draft fan Reform
—2 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
板 ,此外 ,由于叶轮直径增大后引起的叶轮重量 也增大 ,为了减轻增大的重量 ,叶轮后盘制作成 锯齿形 ,具体叶轮结构见图 3 。经过这种改造 后风机不但提高了出力 ,而且也比以前更加耐 磨。
后盘的最大应力在后盘内径处 ,其最大应
力为 : σtmax = 2011 ×107 N/ m2
16 Mn 材质的屈服极限 35 ×107 N / m2 ,因
此:
K
= σσt msax
=
35 ×107 2011 ×107
= 1174
> 112 ,安
全。
413 叶片强度
一般来说 ,机翼形叶片的工作面是弧形 ,非
kW。 引风机改造后由于叶轮直径增大 ,圆周速
度由原来的 115 m / s 增大到 121m / s ,叶轮的 强度和刚性变差 ,在离心力负荷的作用下 ,后向 叶片有时发生扭曲变形及局部破裂 。叶轮的前
后盘应力发生在前后盘内径部位 ,而叶片上的 最大应力发生在叶轮与叶片与轮盘焊接部位 , 根据这个原因叶片的损坏常从接近后盘的边缘
7 结论
通过对朝阳电厂锅炉引风机出力不足原因 的分析 ,在引风机其它部件不进行改变的情况 下 ,提出了只增加叶轮直径7提高引风机出力的 方法 ,改造后实际运行表明引风机性能完全满 足锅炉带额定负荷的要求 ,从根本上解决引风 机出力不足的问题 。该方法是提高锅炉引风机 性能的一种投资少见效快的实用方法 。
℃
烟气密度 ρ 01745
kg / m3
转速
n 745
r / min
电机功率 N 1 250
kW
214 改造前后引风机特性曲线
Y4 - 73 - 11 №2915D 型锅炉引风机与改
造后引风机的特性曲线的比较如图 2 所示 。
—1 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
图 1 风机结构简图
1 —进风箱 ; 2 —导流器 ; 3 —进风口 ; 4 —机壳 ; 5 —叶轮
改造 ,将叶轮由Φ2 950 增大到 Φ3 100 ,为了保
证风机轴向安装尺寸不变 ,叶轮进口尺寸和叶
轮出口宽度都不变 。根据文献 [ 1 ]当风机叶轮
直径 D2 变化率在 10 %以内时 ,其它部件如机
b2 ———叶轮出口宽度 ,mm 。
对于改造后的引 风 机 , 其 判 定 准 则 数 K
为:
K
=
1
D2
000δR
×
n × b2 1 000 10
2
=
1
3 100 000 ×75 ×015
×
=17040500×7315015
2
= 24916 (250～260) ,安全 。
强度和刚度判定准则数虽然小于 250 ,但
工作面是平的或弧形的 。为了增加叶片刚性在
叶片腔内设有加强筋板 。在强度计算时 ,将叶
片形状简化为椭圆形来处理 ,叶片的重心就是
椭圆的形心 。忽略筋板对强度的有利影响 ,把
整个叶片看作承受均布载荷的梁 。由于椭圆长
轴方向的叶片抗弯截面模数较大 ,离心力在椭
圆长轴引起的弯曲应力较小 ,可以忽略不计 。