风机性能曲线

概念

风机性能曲线是用来表示通风机的主要性能参数，如风量Q、风压H、功率N及效率η之间关系的曲线。通风机的特性曲线通常有三个坐标轴：风机的压力、风量、功率。为了使用方便，通风机的特性曲线通常包括(转速一定)全压随风量的变化、静压随风量的变化、功率随风量的变化、全效率随风量的变化和静效率随风量的变化。

混编拟合风机性能曲线研究

火力发电厂中风机的运行状况直接关系到电厂的安全、经济运行。在选择风机时，一般把运行工况点控制在性能曲线的高效区内，以获得较好的经济性。利用性能曲线还可以分析风机内部的流动情况，积累资料，找出规律，作为设计和修改新老产品的依据，也可以作为相似设计的基础。由于对叶轮内的各项损失尚不能用分析方法精确地进行计算，使得风机的性能曲线也就不能用分析方法精确地计算出来，通常是由试验方法求得。通过风机性能试验得到风机在不同流量时对应的风机全压、轴功率和效率值，利用数据拟合方法得到风机性能曲线。

VisualBasic是在Windows操作平台上的主力编程语言之一，它避开了C++编程过分繁琐和抽象的缺点，语言容易上手，界面容易设计，但是对予数值计算方面其能力欠佳。而Matlab语言可以提供与矩阵有关的强大的数据处理和图形显示功能，为软件开发人员在程序编制过程中实现数值计算和图形显示新添了又一行之有效的开发平台。但Matlab的界面功能比较弱，给友好界面的开发应用或软件演示系统带来不便。为了提高工程计算软件的开发效率和质量，鉴于上述两个软件的各自特点，可采取把VB可视化功能和Matlab计算功能相结合的办法，充分利用各自的特点进行混合编程，即用VB来设计界面作为主程序，调用Matlab编写的子程序，以此开发出高质量、高性能的软件系统。其实现的过程有多种，研究采用ActiveX自动化技术实现VB调用Matlab，编制了基于最小二乘法的风机性能曲线拟合软件。

比例定律

当已知风机转速为n0时的性能曲线，欲求转速为n时的性能曲线时，其相似工况点的参数应该满足式下式：

Q/Q0=n/n0

p/p0=(n/n0)2

p/p0=(n/n0)3

式中脚标“0”代表样本条件。所以应用比例定律(在转速相差不超过20%情况下)可以实现如下功能：

（1）根据已知风机的试验性能曲线推算与该风机相似的风机的性能曲线；

（2）根据风机在某一状态下的工作参数，换算成其他工作状态下的工作参数(在密度不变的情况下，仅限于转速改变)，即理论绘制风机的性能曲线。

实现VB调用Matlab

ActiveX自动化协议是一种允许一个应用程序(控制端)去控制另一个应用程序(服务器端)的协议。由于VB支持ActiveX自动化控制端协议，Matlab支持ActiveX自动化服务器端协议，通过建立VB和Matlab之间的ActiveX自动化连接，就可实现VB应用程序中调用Matlab的命令、向Matlab传送或从Matlab接收矩阵数组。

（1）创建ActiveX对象

在WindoWS注册表中，Matlab的ActiveX对象名为“Matlab．Application”。在VB应用程序中创建ActiveX对象的具体步骤如下：

Dim Matlab As Object

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

（2）ActiveX对象的操作

在VB应用程序中创建了Matlab的ActiveX对象后，就可以使用这个对象所包含的各种方法来实现对Matlab的调用。Matlab．Application对象主要含有3种方法，它们是Execute、GetFullMatrix和PutFullMatrix。主要使用Execute方法，其语法为BSTR Execute(BSTR Command)，其中参数Command为要Matlab执行的命令字符串；运行结果以字符串返回，图形则以Matlab图形窗口的形式显示。

误差分析

以风机转速1450r/min时为例，风机流量和全压的拟合值和试验值见表1。

由表1中数据可知，风机p—qv性能曲线拟合的误差在1%以内，符合一般情况下风机性能曲线的拟合误差要求。如果需要提高拟合曲线的精度，可增加测试点数目，并且保证选择的测试点能最好地反映风机工作时的主要性能。

研究结论

研究基于最小二乘法，采用Matlab与VB混编，编制了风机性能曲线拟合软件，实现了风机性能曲线拟合的可视化。软件操作简单、易于修改，具有通用性。采用Matlab处理风机性能试验得到的试验数据，提高了计算的精度与速度；利用Matlab与Ⅶ的混合编程，得到不同转速时风机p—qv性能曲线的表达式和曲线图，并对拟合数据进行了误差分析，结果显示，拟合误差在1%以内，符合精度要求。

基于风机特性曲线的实时优化指导

风机是电厂的重要辅机设备，包含引风机、送风机、一次风机等，这些设备直接关系到电厂的安全运行。根据2013年度全国火电机组能效对标及竞赛资料数据，对于600MW超临界机组，仅一次风机、送风机、引风机3项耗电率，就达到1.37%，占生产厂用电率的30%左右。对于1000MW的超超临界机组。则达到了1.42%，约占生产厂用电率的33.5%。所以风机的安全经济运行，直接关系到电厂综合煤耗的降低。

风机在出厂时。会附带相应的风机性能曲线图。有的电厂进行了风机性能试验，得出了更准确的风机性能曲线图。对于大部分风机运行人员，无法了解当前设备所处的工况位置，更难根据风机的性能曲线图来配合调整锅炉的燃烧，通过调整风机的动叶或静叶开度、流量，尽可能使风机运行在高效的性能点上。

效果图与功能

系统通过一副画面的方式展示，便于对比分析。从图1可知，系统由性能曲线、实时监控参数两部分组成。

（1）性能曲线

性能曲线是根据风机的实时流量值、全压值，将最近两分钟的数据，分别对应在风机性能曲线图上，如图1中的散点。这样风机运行人员就可以知道最近两分钟内，风机所运行工况处在性能曲线图的位置、相应的设计效率(或者试验效率)、动叶开度是多少。并可以直观了解到如果进一步调整动叶开度，会导致风机的流量增加多少，相应的全压会增加多少，效率会变化多少。因为有的电厂流量测点常常存在着比较大波动，所以将最近两分钟的数据零散的分布在性能曲线图上，这样能更准确判断出风机的工况位置。一般将风机动叶的设计开度范围分配到DCS的0—100%的分布区间，以便于运行人员进行调节。可以根据需要将风机的性能曲线图中的开度值转换为DCS的开度值。

（2）实时监控参数

实时监控参数展示的是风机相关参数，其中部分测点是通过后台实时计算出来的。这里面不仅包含经济参数(第一列)，还包含安全参数(第二列)。有的风机流量测点受限于吸入口管道的布置，流量测点不准。这时就需要对流量测点进行校正。如表2，某1000MW机组的风机参数，通过不同工况下的物理测点值、流量的校验值、以及其比例系数，拟合成曲线，如图2。这样由现场每一个变送器测量的物理测点值，即第二行的值，通过拟合公式，就可以得到相应系数，该系数乘以测得的物理测点值，就是实际真正校验后的实时流量值。对于风机效率的计算，是依据((DLT469—1992电站锅炉风机现场试验规程》来计算的。

研究结论

有效利用风机性能曲线图，将风机的流量、全压对应到相应的风机性能曲线图上．使风机运行人员实时掌握风机所处的状态位置。这样运行人员就可以知道自己操作对风机的影响，例如调整流量、动/静叶开度会使风机效率朝着哪个方向变化，全压朝着哪个方向变化。变化大约是多少。运行人员在预估完工况变化附带的其他设备性能的变化后，就可以朝着最优工况的方向调节。比如在保证总风量一定、磨煤机一次风需要的前提下。尽可能调整一次风机、送风机的配比，使风机性能效率的变化、排烟温度的变化达到综合性能最优。