火電廠引風機變頻節能改造技術探討

摘 要：對火電廠進行節能降耗設計，是實現火電行業持續發展的重要措施，需要在現有基礎上，選擇有效技術對生產系統進行優化，在不影響正常運行的前提下，降低運行能耗。引風機為火電廠生產系統內重要組成部分，為降低其運行能耗，可以選擇用變頻技術進行節能改造，需要結合風機運行原理，確定改造要點，控制好每個技術細節，在控制能耗的同時，降低風機運行故障率。文章對火電廠引風機變頻節能改造技術進行了簡要分析。

關鍵詞：火電廠；引風機；變頻節能

對火電廠引風機進行變頻節能改造，主要原理就是改變電機供電電源頻率，通過變頻系統將電網內交流電整流成直流電，然后利用逆變器逆變成頻率可調交流電，然后將其提供給交流電動機，對電機轉速進行調節。在實際應用中，具有響應快、效率高、過載性能強以及降低損耗等優點，并且能夠根據實際生產需求來選擇合適的變頻器。利用變頻技術對引風機進行節能改造，可以實現變頻調速，取得良好的節能效果。

1 變頻節能改造技術原理

火電廠生產系統中一般選擇的是鼠籠型感應電動機驅動的風機，運行時由恒頻高壓拖動，電機保持定速旋轉狀態，利用擋板調節方式來調節風機風量。其中，擋板為一個圓板狀蓋子，與風道軸方向成垂直安裝，通過開度的調節來改變風量大小。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，則軸功率會與風量成比例降低。雖然此種調節方式，可以滿足實際生產風機運行調速要求，但是從經濟角度來看，會造成大量電能損耗，生產成本提高。利用變頻技術進行改造，即在保證調速功能正常的前提下，降低生產運行損耗，且可以降低對設備的磨損。如圖1所示，當所需風量從Q1降低到Q2時，選擇調節風門的方法，會造成管網阻力增大，管網特性曲線增大，系統運行從工況點A變成工況點B，軸功率P2與面積H2×Q2成正比。選擇調速方法，風機轉速由n1降低為n2，管網特性不變而風機特性曲線下移，運行工況點由A點轉變為C點，所需軸功率P3與面積HB×Q2成正比，則此種方法節約的軸功率與H2HBCB面積成正比[1]。

圖1 風機運行曲線與管網特性曲線圖

風機主要作用是傳送氣體，將電動機軸功率轉變為流體，其中風機輸出軸功率：P=QH/ηp，其中Q表示風量，H表示風壓，ηp表示風機軸效率。由公式可知，風機風量與轉速為正比關系，而風壓與轉速平方成正比，可以確定風機軸功率與轉速立方為正比關系。基于此如果生產需要80%額定風量，可以對風機轉速進行調節，達到額定轉速80%即可，降低了風機運行功率。

2 引風機變頻調速方式特點

對引風機進行變頻調速，本質上就是利用電力電子技術，對頻率進行調整，可以根據實際需求調整驅動發電機速度，進而能夠調整風扇轉速。變頻調速技術已經被廣泛的應用到異步電機中，且具有高電壓、大容量變頻技術發展趨勢，與其他交換驅動器的三相異步電動機調速系統以及直流驅動系統等方法相比，變頻調速節能技術具有更明顯的優勢[2]。

第一，速度快且穩定性高。逆變器自身具有比較高的轉換效率，結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，將會產生多倍額定電流，進而會縮短電機壽命。而變頻調速方法，能夠零速零電壓啟動，頻率與電壓間可以確立穩定的關系，這樣變頻器就可以按照V/F以及矢量控制方式來帶動負載作業。對引風機進行變頻調速技術改造，可以降低啟動電流，并提高繞組承受能力，提高設備運行穩定性，降低后期維護難度。

第三，自動控制。實現了對燃燒過程的自動控制，即利用變頻技術，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提高設備運行可靠性，降低設備維護難度，提高生產成本。

第四，可靠保護。變頻改造后，設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，且可以在故障發生時確定原因，縮短故障處理所需時間[3]。通過對引風機的變頻改造，為設備運行提供了可靠保護，有效降低電機被燒壞的可能性。

3 引風機變頻節能設計改造技術要點

3.1 技術要點

（1）變頻器

第一，很多情況下為降低變頻器出線側輸出電壓高次諧波，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電抗器，即在變頻器輸出端串聯一個電感，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置電磁開關來控制電機啟停，一般除了設置一臺具有多臺電機拖動系統的變頻器外，應由變頻器來控制電機運行，或者根據需要利用鍵盤面板進行操作。第三，選擇應用額定電壓進行設計，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）負荷匹配

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

（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速設計效果，還要重視抗電磁干擾處理，例如選擇硬件與軟件相結合的抗干擾方法，以及根據實際生產需求選擇屏蔽、隔離、濾波、接地等技術[4]。

3.2 實例分析

以某發電廠為例，設置有600MW機組引風機系統，額定功率為2850kW，額定電壓為10kV，額定功率為50Hz，轉速為580r/min。風門為擋板調節，據統計引風機電能損耗量為全廠電量18%。對其進行變頻調速節能設計，選擇設置PH-10-6-2750型高壓變頻器。發電機組年計劃發電量為33.56億kW·h，平均負荷率為70%，這樣對機組運行損耗進行計算：擋板調速電耗335600×0.891%=2990.2萬kW·h，高壓變頻器335600×0.452%=1516.9萬kW·h。則變頻設計后運行損耗電能差：2990.2-1516.9=1473.3萬kW·h，按照上網電價0.4元/kW·h計算，節約電能經濟效益為：1473.3×0.4=589.32萬元

4 結束語

為提高電廠生產綜合效益，降低運行電力損耗，需要在現有基礎上，積極應用各項新型技術，對生產系統進行優化，在保證運行穩定性與可靠性的前提下，控制損耗量。其中對引風機進行變頻調速節能設計，現在已經被廣泛的應用到電廠建設中，需要明確變頻調速原理，確定設計技術要點，保證設計效果滿足實際生產需求，提高電廠生產經濟效益。

參考文獻

[1]周培建.火電廠引風機變頻節能改造的研究[D].青島理工大學，2014.

[2]相玲.變頻調速技術在風機、水泵節能改造中的應用[D].華北電力大學，2012.

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

[4]楊清，李連閣.風機變頻改造節能技術在火電廠的應用研究[J].科技風，2016，No.28503：107-108.