CN116335987A - 一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法及系统，该方法包括以下步骤：在线获取风机电动机实时输入功率、风机流量、风机全压以及机组负荷，随后计算风机实际效率并在线实时监测风机运行工况点；计算预警因子和风机能耗评估因子，提示不同的预警级别和能耗级别。本发明能够实现在线监测风机实际运行效率，并将风机运行工况点绘制在风机性能曲线上，形成风机运行工况点图，同时，能够基于风量预警因子、全压预警因子、风机能耗评估因子，评估风机运行状态，当风机偏离最佳运行工况时及时给出预警信号，提醒运行、检修人员做出相应的反馈，及时完成风机检修等，有利于提高机组的经济性。

Description

一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法及系统

技术领域

本发明属于风机节能技术领域，具体涉及一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法及系统。

背景技术

风机是依靠输入的机械能提高气体压力并排送气体的机械，是燃煤电站不可或缺的设备之一，风机运行效率的高低直接影响了机组的经济性。风机运行一段时间后会由于叶片积灰、磨损、叶片卡涩、叶片不同步等使得风机实际性能逐渐偏离设计性能，导致风机实际运行效率下降、风机耗电率升高等，进而降低了机组运行经济性。目前，燃煤电站风机仅能监测到风机电流，不能直观监测风机实际运行效率，不利于风机实际性能的监测与判断，因此，有必要开展风机效率的在线监测，以实现当效率偏离设计值较多时及时开展风机检修。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法及系统。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，包括以下步骤：

在线获取风机电动机实时输入功率、风机流量、风机全压以及机组负荷，随后计算风机实际效率并在线实时监测风机运行工况点；

计算预警因子和风机能耗评估因子，提示不同的预警级别和能耗级别。

进一步的，在线获取风机电动机实时输入功率、风机流量、风机全压的步骤包括：

在风机电动机引入母线上安装功率表，通过功率表获取风机电动机实时输入功率P；

在风机的进口安装流量测量装置，以获取风机流量Q；

在风机的进口和出口分别安装进口压力测量装置和出口压力测量装置，以分别测量风机进口、出口的压力，进而得到风机全压△p，△p＝风机出口压力-风机进口压力。

进一步的，所述风机实际效率的计算公式为：

其中：

△p：风机全压，kPa；

Q：风机流量，m³/s；

P：风机电动机实时输入功率，kW；

η：风机实际效率，％；

η₁：机械效率；

η₂：电动机效率，取0.95～0.98。

进一步的，在线实时监测风机运行工况点的步骤包括：

将风机流量和风机全压分别标注在风机性能曲线上，完成在线实时监测风机运行工况点。

进一步的，所述预警因子包括风量预警因子X和全压预警因子Y。

进一步的，所述风量预警因子X的计算公式为：

X＝Q/Q_min

其中：

Q：风机流量，m³/s；

Q_min：风机流量最小值，m³/s；

所述风机流量最小值Q_min的获取步骤包括：

将同一负荷下的风机流量组成集合Q_i＝{Q₁，Q₂，Q₃，…}，采用冒泡排序法对同一负荷下的风机流量进行排序，得到风机流量最小值Q_min；

不同风量预警因子X与预警级别的关系如下表：

风量预警因子X	预警级别
		1.1～1.2	一般
1.2～1.3	中度
		大于1.3	重度

进一步的，所述全压预警因子Y的计算公式为：

Y＝△p/△p_min

其中：

△p：风机全压，kPa；

△p_min：风机全压最小值，kPa；

所述风机全压最小值△p_min的获取步骤包括：

将同一负荷下的风机全压组成集合△p_i＝{△p₁，△p₂，△p₃，…}，采用冒泡排序法对同一负荷下的风机全压进行排序，得到风机全压最小值△p_min；

不同全压预警因子Y与预警级别的关系如下表：

全压预警因子Y	预警级别
		1.1～1.3	一般
1.3～1.5	中度
		大于1.5	重度

进一步的，所述风机能耗评估因子Z的计算公式为：

X＝Q/Q_min

Y＝△p/△p_min

不同风机能耗评估因子与能耗级别的关系如下表：

风机能耗评估因子Z	能耗级别
		1～1.3	优秀
1.3～2.5	中度
		大于2.5	重度

本发明还公开了一种在线监测风机效率并进行能耗预警的系统，包括：

功率表，安装于风机上，用于获取风机电动机实时输入功率P；

流量测量装置，安装于风机的进口，用于获取风机流量Q；

进口压力测量装置，安装于风机的进口，用于测量风机进口的压力；

出口压力测量装置，安装于风机的出口，用于测量风机出口的压力；

通过风机出口压力与风机进口压力相减即可得到风机全压△p，△p＝风机出口压力-风机进口压力。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明能够实现在线监测风机实际运行效率，并将风机运行工况点绘制在风机性能曲线上，形成风机运行工况点图，同时，能够基于风量预警因子、全压预警因子、风机能耗评估因子，评估风机运行状态，当风机偏离最佳运行工况时及时给出预警信号，提醒运行、检修人员做出相应的反馈，及时完成风机检修等，有利于提高机组的经济性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明实施例1的风机运行工况点图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

实施例1

如图1-3所示，一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，包括以下步骤：

1)在风机电动机引入母线上安装功率表1，通过功率表1获取风机电动机实时输入功率P；

2)在风机2的进口安装流量测量装置3，以获取风机流量Q；

3)在风机2的进口和出口分别安装进口压力测量装置4和出口压力测量装置5，以分别测量风机2的进口压力、出口压力，进而得到风机全压△p，△p＝风机出口压力-风机进口压力；

4)计算风机实际效率η：

△p：风机全压，kPa；

Q：风机流量，m³/s；

P：风机电动机实时输入功率，kW；

η：风机实际效率，％；

η₁：机械效率；风机2与电动机直联时取1；联轴器联接时取0.95～0.98；三角皮带联接取0.9～0.95；平皮带传动取0.85；

η₂：电动机效率，取0.95～0.98；

5)将风机流量Q、风机全压△p分别标注在风机性能曲线上，在线实时监测风机运行工况点；

6)计算风量预警因子X

将同一负荷下的风机流量组成集合Q_i＝{Q₁，Q₂，Q₃，…}，采用冒泡排序法对同一负荷下的风机流量进行排序，得到风机流量最小值Q_min；建立风量预警因子X＝Q/Q_min，根据X分别给予不同的预警级别，如表1所示，提醒运行人员进行风量调整，检修人员进行系统漏风治理，不同的预警级别可根据实际需求对应给出不同的颜色，更易观察；

表1

风量预警因子X	预警级别
		1.1～1.2	一般
1.2～1.3	中度
		大于1.3	重度

7)计算全压预警因子Y

将同一负荷下的风机全压组成集合△p_i＝{△p₁，△p₂，△p₃，…}，采用冒泡排序法对同一负荷下的风机全压进行排序，得到风机全压最小值△p_min；建立全压预警因子Y＝△p/△p_min，根据Y分别给予不同的预警级别，如表2所示，提醒运行、检修人员采取措施降低系统阻力，不同的预警级别可根据实际需求对应给出不同的颜色，更易观察；

表2

全压预警因子Y	预警级别
		1.1～1.3	一般
1.3～1.5	中度
		大于1.5	重度

8)计算风机能耗评估因子Z

根据风机实际风量、全压，从风机性能曲线上获取风机理论效率η_理论效率，对风机实际效率、流量、全压进行归一化处理，则有：

进而，计算出风机能耗评估因子Z：

根据Z分别给予不同的能耗级别，如表3所示。

表3

风机能耗评估因子Z	能耗级别
		1～1.3	优秀
1.3～2.5	中度
		大于2.5	重度

本发明还公开了一种在线监测风机效率并进行能耗预警的系统，包括：

功率表1，安装于风机2上，用于获取风机电动机实时输入功率P；

流量测量装置3，安装于风机2的进口，用于获取风机流量Q；

进口压力测量装置4，安装于风机2的进口，用于测量风机进口的压力；

出口压力测量装置5，安装于风机2的出口，用于测量风机出口的压力；

通过风机出口压力与风机进口压力相减即可得到风机全压△p，即△p＝风机出口压力-风机进口压力。

某电厂风机A、风机B为上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流式风机，风机型号为：FAF26.6-14-1，风机转速为980r/min，额定风压为4538Pa，额定风量为229m³/s，额定功率为1400kW。在线测量得到风机A、B不同负荷下的风机流量和风机全压，并将不同负荷下的风机流量、风机全压标注在风机性能曲线上，如图3所示，实时监测风机运行工况点及运行效率。

本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在线获取风机电动机实时输入功率、风机流量、风机全压以及机组负荷，随后计算风机实际效率并在线实时监测风机运行工况点；

计算预警因子和风机能耗评估因子，提示不同的预警级别和能耗级别。

2.根据权利要求1所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，在线获取风机电动机实时输入功率、风机流量、风机全压的步骤包括：

在风机电动机引入母线上安装功率表，通过功率表获取风机电动机实时输入功率P；

在风机的进口安装流量测量装置，以获取风机流量Q；

在风机的进口和出口分别安装进口压力测量装置和出口压力测量装置，以分别测量风机进口、出口的压力，进而得到风机全压△p，△p＝风机出口压力-风机进口压力。

3.根据权利要求1所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，所述风机实际效率的计算公式为：

其中：

△p：风机全压，kPa；

Q：风机流量，m³/s；

P：风机电动机实时输入功率，kW；

η：风机实际效率，％；

η₁：机械效率；

η₂：电动机效率，取0.95～0.98。

4.根据权利要求1所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，在线实时监测风机运行工况点的步骤包括：

将风机流量和风机全压分别标注在风机性能曲线上，完成在线实时监测风机运行工况点。

5.根据权利要求1所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，所述预警因子包括风量预警因子X和全压预警因子Y。

6.根据权利要求5所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，所述风量预警因子X的计算公式为：

X＝Q/Q_min

其中：

Q：风机流量，m³/s；

Q_min：风机流量最小值，m³/s；

所述风机流量最小值Q_min的获取步骤包括：

将同一负荷下的风机流量组成集合Q_i＝{Q₁，Q₂，Q₃，…}，采用冒泡排序法对同一负荷下的风机流量进行排序，得到风机流量最小值Q_min；

不同风量预警因子X与预警级别的关系如下表：

风量预警因子X 预警级别 1.1～1.2 一般 1.2～1.3 中度 大于1.3 重度

7.根据权利要求5所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，所述全压预警因子Y的计算公式为：

Y＝△p/△p_min

其中：

△p：风机全压，kPa；

△p_min：风机全压最小值，kPa；

所述风机全压最小值△p_min的获取步骤包括：

将同一负荷下的风机全压组成集合△p_i＝{△p ₁，△p ₂，△p ₃，…}，采用冒泡排序法对同一负荷下的风机全压进行排序，得到风机全压最小值△p_min；

不同全压预警因子Y与预警级别的关系如下表：

全压预警因子Y 预警级别 1.1～1.3 一般 1.3～1.5 中度 大于1.5 重度

8.根据权利要求1所述的一种在线监测风机效率并进行能耗预警的方法，其特征在于，所述风机能耗评估因子Z的计算公式为：

其中：

X：风量预警因子；

Y：全压预警因子；

不同风机能耗评估因子与能耗级别的关系如下表：

风机能耗评估因子Z 能耗级别 1～1.3 优秀 1.3～2.5 中度 大于2.5 重度

9.一种在线监测风机效率并进行能耗预警的系统，其特征在于，包括：

功率表，安装于风机上，用于获取风机电动机实时输入功率P；

流量测量装置，安装于风机的进口，用于获取风机流量Q；

进口压力测量装置，安装于风机的进口，用于测量风机进口的压力；

出口压力测量装置，安装于风机的出口，用于测量风机出口的压力；

通过风机出口压力与风机进口压力相减即可得到风机全压△p，△p＝风机出口压力-风机进口压力。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

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