火電廠引風(fēng)機變頻節(jié)能改造技術(shù)探討

摘 要：對火電廠進行節(jié)能降耗設(shè)計，是實現(xiàn)火電行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要措施，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，選擇有效技術(shù)對生產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化，在不影響正常運行的前提下，降低運行能耗。引風(fēng)機為火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)重要組成部分，為降低其運行能耗，可以選擇用變頻技術(shù)進行節(jié)能改造，需要結(jié)合風(fēng)機運行原理，確定改造要點，控制好每個技術(shù)細(xì)節(jié)，在控制能耗的同時，降低風(fēng)機運行故障率。文章對火電廠引風(fēng)機變頻節(jié)能改造技術(shù)進行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：火電廠；引風(fēng)機；變頻節(jié)能

對火電廠引風(fēng)機進行變頻節(jié)能改造，主要原理就是改變電機供電電源頻率，通過變頻系統(tǒng)將電網(wǎng)內(nèi)交流電整流成直流電，然后利用逆變器逆變成頻率可調(diào)交流電，然后將其提供給交流電動機，對電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。在實際應(yīng)用中，具有響應(yīng)快、效率高、過載性能強以及降低損耗等優(yōu)點，并且能夠根據(jù)實際生產(chǎn)需求來選擇合適的變頻器。利用變頻技術(shù)對引風(fēng)機進行節(jié)能改造，可以實現(xiàn)變頻調(diào)速，取得良好的節(jié)能效果。

1 變頻節(jié)能改造技術(shù)原理

火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中一般選擇的是鼠籠型感應(yīng)電動機驅(qū)動的風(fēng)機，運行時由恒頻高壓拖動，電機保持定速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，利用擋板調(diào)節(jié)方式來調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量。其中，擋板為一個圓板狀蓋子，與風(fēng)道軸方向成垂直安裝，通過開度的調(diào)節(jié)來改變風(fēng)量大小。入口擋板控制范圍要大于出口擋板控制范圍，如果降低入口擋板控制范圍，則軸功率會與風(fēng)量成比例降低。雖然此種調(diào)節(jié)方式，可以滿足實際生產(chǎn)風(fēng)機運行調(diào)速要求，但是從經(jīng)濟角度來看，會造成大量電能損耗，生產(chǎn)成本提高。利用變頻技術(shù)進行改造，即在保證調(diào)速功能正常的前提下，降低生產(chǎn)運行損耗，且可以降低對設(shè)備的磨損。如圖1所示，當(dāng)所需風(fēng)量從Q1降低到Q2時，選擇調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法，會造成管網(wǎng)阻力增大，管網(wǎng)特性曲線增大，系統(tǒng)運行從工況點A變成工況點B，軸功率P2與面積H2×Q2成正比。選擇調(diào)速方法，風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1降低為n2，管網(wǎng)特性不變而風(fēng)機特性曲線下移，運行工況點由A點轉(zhuǎn)變?yōu)镃點，所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比，則此種方法節(jié)約的軸功率與H2HBCB面積成正比[1]。

圖1 風(fēng)機運行曲線與管網(wǎng)特性曲線圖

風(fēng)機主要作用是傳送氣體，將電動機軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w，其中風(fēng)機輸出軸功率：P=QH/ηp，其中Q表示風(fēng)量，H表示風(fēng)壓，ηp表示風(fēng)機軸效率。由公式可知，風(fēng)機風(fēng)量與轉(zhuǎn)速為正比關(guān)系，而風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速平方成正比，可以確定風(fēng)機軸功率與轉(zhuǎn)速立方為正比關(guān)系?；诖巳绻a(chǎn)需要80%額定風(fēng)量，可以對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，達到額定轉(zhuǎn)速80%即可，降低了風(fēng)機運行功率。

2 引風(fēng)機變頻調(diào)速方式特點

對引風(fēng)機進行變頻調(diào)速，本質(zhì)上就是利用電力電子技術(shù)，對頻率進行調(diào)整，可以根據(jù)實際需求調(diào)整驅(qū)動發(fā)電機速度，進而能夠調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到異步電機中，且具有高電壓、大容量變頻技術(shù)發(fā)展趨勢，與其他交換驅(qū)動器的三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)以及直流驅(qū)動系統(tǒng)等方法相比，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)具有更明顯的優(yōu)勢[2]。

第一，速度快且穩(wěn)定性高。逆變器自身具有比較高的轉(zhuǎn)換效率，結(jié)合三相異步電動機的滑差與變急速運行，變速平滑度高。

第二，電流控制。主要是指對電機啟動電流的控制，如果通過工頻來啟動時，將會產(chǎn)生多倍額定電流，進而會縮短電機壽命。而變頻調(diào)速方法，能夠零速零電壓啟動，頻率與電壓間可以確立穩(wěn)定的關(guān)系，這樣變頻器就可以按照V/F以及矢量控制方式來帶動負(fù)載作業(yè)。對引風(fēng)機進行變頻調(diào)速技術(shù)改造，可以降低啟動電流，并提高繞組承受能力，提高設(shè)備運行穩(wěn)定性，降低后期維護難度。

第三，自動控制。實現(xiàn)了對燃燒過程的自動控制，即利用變頻技術(shù)，可以提高點對點硬線連接效果，并通過高速通信連接變頻器系統(tǒng)提高設(shè)備運行可靠性，降低設(shè)備維護難度，提高生產(chǎn)成本。

第四，可靠保護。變頻改造后，設(shè)置的變頻器本身具有欠電壓、過電壓、過溫、斷相、接地與短路保護，且還具有電動機過溫保護，這樣可以最大程度上來降低運行故障的影響，且可以在故障發(fā)生時確定原因，縮短故障處理所需時間[3]。通過對引風(fēng)機的變頻改造，為設(shè)備運行提供了可靠保護，有效降低電機被燒壞的可能性。

3 引風(fēng)機變頻節(jié)能設(shè)計改造技術(shù)要點

3.1 技術(shù)要點

（1）變頻器

第一，很多情況下為降低變頻器出線側(cè)輸出電壓高次諧波，在進行改造時選擇在變頻器輸出端并聯(lián)的電力電容器，但是實際上很容易造成輸出端被電流沖擊，而影響運行可靠性。針對此可以選擇串聯(lián)電抗器，即在變頻器輸出端串聯(lián)一個電感，同樣可以達到降低諧波的效果。第二，盡量不要在變頻器輸出端設(shè)置電磁開關(guān)來控制電機啟停，一般除了設(shè)置一臺具有多臺電機拖動系統(tǒng)的變頻器外，應(yīng)由變頻器來控制電機運行，或者根據(jù)需要利用鍵盤面板進行操作。第三，選擇應(yīng)用額定電壓進行設(shè)計，如果選擇其余電壓，需要利用變壓器將電壓上升或降低到額定電壓值。

（2）負(fù)荷匹配

為保證風(fēng)機可以在不同負(fù)荷條件下獲得最佳節(jié)能效果，在進行變頻調(diào)速設(shè)計時，就需要合理選擇設(shè)備型號，保證其容量與實際負(fù)荷相匹配。包括風(fēng)機與所配電機的匹配，一般應(yīng)將裕量控制在10%以內(nèi)。

（3）抗電磁干擾

電磁干擾會影響電機運行效率，為達到良好的變頻調(diào)速設(shè)計效果，還要重視抗電磁干擾處理，例如選擇硬件與軟件相結(jié)合的抗干擾方法，以及根據(jù)實際生產(chǎn)需求選擇屏蔽、隔離、濾波、接地等技術(shù)[4]。

3.2 實例分析

以某發(fā)電廠為例，設(shè)置有600MW機組引風(fēng)機系統(tǒng)，額定功率為2850kW，額定電壓為10kV，額定功率為50Hz，轉(zhuǎn)速為580r/min。風(fēng)門為擋板調(diào)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計引風(fēng)機電能損耗量為全廠電量18%。對其進行變頻調(diào)速節(jié)能設(shè)計，選擇設(shè)置PH-10-6-2750型高壓變頻器。發(fā)電機組年計劃發(fā)電量為33.56億kW·h，平均負(fù)荷率為70%，這樣對機組運行損耗進行計算：擋板調(diào)速電耗335600×0.891%=2990.2萬kW·h，高壓變頻器335600×0.452%=1516.9萬kW·h。則變頻設(shè)計后運行損耗電能差：2990.2-1516.9=1473.3萬kW·h，按照上網(wǎng)電價0.4元/kW·h計算，節(jié)約電能經(jīng)濟效益為：1473.3×0.4=589.32萬元

4 結(jié)束語

為提高電廠生產(chǎn)綜合效益，降低運行電力損耗，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，積極應(yīng)用各項新型技術(shù)，對生產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化，在保證運行穩(wěn)定性與可靠性的前提下，控制損耗量。其中對引風(fēng)機進行變頻調(diào)速節(jié)能設(shè)計，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到電廠建設(shè)中，需要明確變頻調(diào)速原理，確定設(shè)計技術(shù)要點，保證設(shè)計效果滿足實際生產(chǎn)需求，提高電廠生產(chǎn)經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]周培建.火電廠引風(fēng)機變頻節(jié)能改造的研究[D].青島理工大學(xué)，2014.

[2]相玲.變頻調(diào)速技術(shù)在風(fēng)機、水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2012.

[3]何軍飛.某火電廠引風(fēng)機變頻改造節(jié)能分析[J].科技信息，2012，No.41624：386+388.

[4]楊清，李連閣.風(fēng)機變頻改造節(jié)能技術(shù)在火電廠的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2016，No.28503：107-108.