電廠鍋爐風(fēng)機(jī)上高壓變頻器應(yīng)用探究分析

鄒德斌

摘 要:本文通過對于高壓變頻器的工作原理,以及高壓變頻器在使用后的效果分析對比。充分證明了高壓變頻器在電廠鍋爐風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用具有很好的節(jié)能效果,可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:高壓變頻器節(jié)能電廠

中圖分類號(hào):TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0083-01

1 調(diào)速方法的選擇

調(diào)速方式主要有串級調(diào)速、內(nèi)反饋串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、高壓變頻調(diào)速等方法。但前三種方法都有其不可避免的缺點(diǎn),串級調(diào)速缺點(diǎn)包括:難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配套、控制系統(tǒng)復(fù)雜、對電網(wǎng)影響大;內(nèi)反饋串級調(diào)速缺點(diǎn)包括:電機(jī)需要配套、容易出現(xiàn)事故、對電網(wǎng)影響大、和設(shè)備老化快;液力耦合器調(diào)速缺點(diǎn)包括:精度低、啟動(dòng)電流大、維修困難成本高。由于目前電力電子技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代通信技術(shù)、高壓電氣以及電機(jī)拖動(dòng)等綜合性領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù)不斷成熟,因此相比于其他調(diào)速方式,高壓變頻調(diào)速有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)[4]:

(1)由于變頻器采用的是液晶顯示界面,觸摸式調(diào)整面板,可以同步顯示電壓、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率,所以可以非常直觀的顯示出電機(jī)工作時(shí)的狀態(tài)。(2)準(zhǔn)確地顯示頻率分辨率以及精確的調(diào)速精度,可以滿足全部生產(chǎn)工藝狀況的需要。(3)高壓變頻器帶有國際通用外部接口,可以與可編程控制器及工控機(jī)等儀表相互連接,還可以與其原設(shè)備控制回路相互連接,構(gòu)成部分閉環(huán)系統(tǒng)。(4)由于具有工業(yè)電氣保護(hù)和電力電子保護(hù)功能,保證高壓變頻器以及電機(jī)在運(yùn)行正?；蚬收蠒r(shí)有可靠的安全保障。(5)由于電機(jī)具有軟制動(dòng)、軟啟動(dòng);且啟動(dòng)的電流小并小于電機(jī)的額定電流,電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間連續(xù)且可調(diào)?？蓽p少對電網(wǎng)的負(fù)面影響。(6)具有近程和遠(yuǎn)程操作功能,可以通過互聯(lián)網(wǎng)等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。(7)可減少配件損耗,能夠延長設(shè)備壽命,降低成本的時(shí)候提高勞動(dòng)效率。

2高壓變頻器節(jié)能原理

2.1 風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)

Q為風(fēng)量(m3/h):單位時(shí)間內(nèi),風(fēng)機(jī)所輸送的空氣量。

H為風(fēng)壓(Pa或MPa):空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)時(shí),單位體積空氣所增加的能量。

n為轉(zhuǎn)數(shù)(r/min):風(fēng)機(jī)葉輪單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。

Ps為軸功率(kW):原動(dòng)機(jī)加載在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率。

Pn為有效功率(kW):單位時(shí)間內(nèi),風(fēng)機(jī)對空氣做功的實(shí)際功率。

η為風(fēng)機(jī)效率:風(fēng)機(jī)對空氣做功,有部分損失而不能將能量全部傳遞給空氣,一個(gè)評價(jià)風(fēng)機(jī)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)的節(jié)能原理

采用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制風(fēng)量的方法與調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法相比較,有明顯的節(jié)電效果。原理如圖1所示。

在圖1中,曲線1表示風(fēng)機(jī)在恒速下風(fēng)壓——風(fēng)量的特征曲線,曲線2表示風(fēng)機(jī)在恒速下功率——風(fēng)量的特征曲線;曲線3表示管網(wǎng)的阻力特性的曲線(風(fēng)門全開的情況)。

假設(shè)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)在工況為A點(diǎn)時(shí),為效率最高。此時(shí),風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)量Q是100%,軸功率(Ps1)與風(fēng)壓(H1)和風(fēng)量(Q1)的乘積成正比關(guān)系,即Ps1與由OQ1AH1圍成的圖形面積成正比。

當(dāng)風(fēng)量需要調(diào)節(jié)時(shí),例如:將風(fēng)量從額定的100%減少至風(fēng)量的50%,即從Q1至Q2時(shí),如果采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量,使管網(wǎng)阻力特性的曲線由曲線3變?yōu)榍€4。也就是說,由于風(fēng)門減小開度而增加了內(nèi)部管網(wǎng)的阻力。同時(shí),系統(tǒng)的圖示工作點(diǎn)也由A點(diǎn)移動(dòng)至B點(diǎn)。容易看出,雖然風(fēng)量降低了,但由于風(fēng)壓增加,Ps2與OQ2BH2圍成的圖形面積成正比。且同Ps1相比較,相差不多。

但如果采用通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制風(fēng)量的方法,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從原來的n1降低至n2。根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例規(guī)律可知,可繪出在轉(zhuǎn)速n2情況下的風(fēng)壓——風(fēng)量的特性曲線5,風(fēng)機(jī)的工況用C點(diǎn)表示。可見,在滿足相同的風(fēng)量Q2的情況下,風(fēng)壓能大幅度降到H3,軸功率因與OQ2CH3成正比,也會(huì)有明顯的下降。所節(jié)約功率與面積OQ1AH1和OQ2CH3的差值成正比。因此,可以看出,當(dāng)選用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量的方法,其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯的。

由流體力學(xué)可得,風(fēng)量正比于轉(zhuǎn)速的改變,風(fēng)壓正比于轉(zhuǎn)速改變的平方,軸功率正比于轉(zhuǎn)速改變的立方。

當(dāng)其需要的風(fēng)量減少時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí),風(fēng)機(jī)功率以轉(zhuǎn)速的立方下降。當(dāng)其需要的風(fēng)量為額定風(fēng)量的50%時(shí),可知軸功率下降至額定功率的12.5%。通過上面可以看出,調(diào)速節(jié)電的效果是十分明顯的。

3 變頻器投產(chǎn)運(yùn)營后對機(jī)組運(yùn)行的影響

(1)因投入變頻器后,風(fēng)道擋板處在全開位置,風(fēng)道擋板的壓流損失降低為0。(2)由于變頻器可以非常平滑且穩(wěn)定地調(diào)整風(fēng)量,因此,運(yùn)行人員就可以更加自如地調(diào)控燃燒。(3)當(dāng)投入變頻器后,可以大大改善鍋爐的燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作狀況,從而使自動(dòng)裝置的工作可靠性大大地提高。(4)如果電機(jī)的容量為800kW,大于風(fēng)機(jī)的額定功率,這部分多余的容量將不會(huì)參與有效的利用,從而造成浪費(fèi)。而投入變頻器后,利用變頻器可以超速的能力和功能,在不超出電機(jī)額定容量的前提下,可以使風(fēng)速超速到2.5%,因而在機(jī)滿負(fù)荷下可使得吸風(fēng)機(jī)風(fēng)壓顯著提高,鍋爐的燃燒狀況明顯得到改善。(5)由于變頻器具有軟啟動(dòng)功能,這樣就減少了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流。從而有效減輕了啟動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損傷,有效的延長了電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

4 結(jié)語

隨著廠網(wǎng)分管,競價(jià)上網(wǎng)日益激烈,如何降低發(fā)電成本、提高發(fā)電企業(yè)的競爭力、挖掘節(jié)能潛力、加強(qiáng)內(nèi)部管理是電廠必須認(rèn)真對待的一件大事,當(dāng)前發(fā)電廠電機(jī)節(jié)能方式的首選便是采用高壓變頻器技術(shù)。國產(chǎn)高壓變頻器具有價(jià)格低,其質(zhì)量、可靠性、性能均很好地滿足生產(chǎn)要求。將高壓變頻器應(yīng)用在引風(fēng)機(jī)、二次引風(fēng)機(jī)上,不僅能直接降低生產(chǎn)用電、降低成本,增大上網(wǎng)電量帶來的直接效益,而且同時(shí)提高設(shè)備及機(jī)組的可靠性,降低機(jī)組故障帶來的隱形成本[5]。高壓變頻器技術(shù)在火電廠有良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙發(fā).淺談高壓變頻器試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].變頻器世界,2007,(6):75～78.