電廠引風機運行效率低的原因分析及變頻改造

馬 瑞

(淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232098)

0 概述

某電廠2號爐鍋爐配套的引風機為成都風機廠生產的AN35e6(V19+4°)型靜葉可調軸流式風機，其主要技術參數如表1所示，風機運行工況如表2所示，風機性能曲線如圖1所示。

表1 引風機設備規范

1 引風機運行效率偏低原因分析

該電廠因脫硝改造工程需要，于2012-02-21—23請西安熱工院有限公司對引風機進行了熱態試驗，期間機組負荷分別安排在600 MW，480 MW和360 MW。引風機熱態試驗詳細的試驗數據與計算結果如表3所示。根據表3結果，將實測的引風機運行點描繪于其性能曲線上，如圖2所示。

表2 風機各工況點參數

由上面數據可以看出：

(1) 引風機實測效率與其性能曲線對應效率值的偏差基本維持在7 %—8 %，造成此結果的主要原因可能是風機的制造、安裝缺陷。引風機就地靜葉角度指示值與其對應的曲線角度值也存在偏差，也說明風機的實際性能可能與性能曲線不一致。

(2) 實測最大運行參數流量與BRL(鍋爐額定負荷)工況的設計值基本相同，但風機壓力比設計值偏低約20 %，現引風機TB點的流量裕量為9．8 %、壓力裕量約為41 %。由此可知，實測時煙氣系統的阻力均小于設計值，TB點的壓力裕量明顯偏高，由此造成引風機運行在其性能曲線的較低壓力區域內。

圖1 引風機性能曲線

表3 引風機熱態試驗數據

續表

考慮到該電廠將進行脫硝和空預器改造，系統將新增較大阻力。設計SCR脫硝系統則煙氣系統阻力為1 100 Pa，空預器改造后阻力增加約200 Pa。2013年2號機組脫硝改造前后請西安熱工院有限公司對脫硝和空預器煙風壓降進行了測試，在100 %額定負荷下，脫硝裝置A，B兩側壓降分別為367 Pa和303 Pa；空氣預熱器A，B兩側煙氣壓降分別增加355 Pa和186 Pa。

綜上所述，將僅考慮脫硝系統阻力增加后引風機新的運行參數點繪于現引風機性能曲線上，如圖3所示。曲線1為脫硝改造前工作點和阻力線；曲線2為脫硝改造后工作點和阻力線；曲線3為設計3層催化劑工況脫硝改造后工作點和阻力線。

由圖3可見，該電廠脫硝改造后機組負荷分別在600 MW，480 MW，360 MW時反映在性能曲線上的引風機運行效率分別為82 %，68 %，51 %左右，遠遠低于86．3 %的設計效率。

引風機設計TB工況下流量為476 m3/s，靜壓升為4 810 Pa，而實際100 %負荷工況時引風機流量為365 m3/s，靜壓升為4 180 Pa。由此可知：引風機選型裕量過大是導致引風機長期偏離高效區域運行的主要原因。

圖2 引風機運行的性能曲線及實測運行點在其上的位置

圖3 脫硝阻力增加后運行點在現引風機性能曲線的位置

2 引風機變頻改造方案及特點

2.1 改造方案

為減小引風機的裕量，使引風機的實際工作點位于風機性能高效區，從而節省電動機的輸出功率，起到節能降耗的效果，根據引風機實際運行狀況，可通過引風機電機變頻改造，降低引風機轉速來提高其工作效率。

經與現場實際工況比對，綜合考慮后，選擇如下改造方案：一次回路采用一拖一自動系統成套方案，變頻器加裝工頻旁路裝置，其由3個高壓斷路器QF1，QF2和QF3和高壓開關QF、電動機M組成(見圖4)。要求QF2和QF3之間存在電氣互鎖邏輯，不能同時閉合。變頻運行時，QF3斷開，QF1和QF2閉合；工頻運行時，QF1和QF2斷開，QF3閉合。高壓開關QF、電動機M為現場原有設備。

2.2 方案特點

正常運行時引風機變頻運行，當變頻器運行中自身故障時，自動切至工頻運行方式；當變頻器故障處理好后，手動切至變頻運行方式，也可以手動進行工頻和變頻運行方式之間的切換。

圖4 引風機變頻改造方案

引風機變頻改造后，在一般風機運行速度范圍內(40 %—100 %額定轉速)，風機的運行效率基本保持在較高的額定工況點的效率曲線上。當風門全開、采用改變風機轉速調節時，風機的各個運行工況點的效率都與風機設計的額定工況點的效率接近，保持在較高范圍內。

3 引風機變頻改造的優缺點

3.1 主要優點

3．1．1 經濟效益

引風機變頻改造后平均效率將達到83 %以上，在600 MW，480 MW，360 MW負荷下引風機效率分別提高約2．5 %，15 %，32 %，電機功率平均每小時分別下降約40 kW，200 kW，350 kW。按年運行7 200 h計算，每臺引風機變頻改造后每年可節電約162萬kWh(見表4)。變頻器小室內空調平均損耗按20 kW計算，年增加損耗約14．4萬kWh。按照0．35元/kWh計算，年節電費用約51．7萬元；1臺爐2臺變頻器節電效益為103．4萬元，直接投資回收期為5．86年。

表4 引風機變頻改造后的節電數據

圖3中的曲線3表明，采用3層催化劑工況下運行，系統阻力增加，引風機效率相應提升，機組負荷分別在600 MW，480 MW，360 MW時引風機運行效率反映在性能曲線上分別約為86 %，77 %，56 %。變頻改造后在600 MW，480 MW，360 MW負荷下引風機效率分別提高約0，6 %，27 %，電機功率平均每小時分別下降約0，81 kW，297 kW。按年運行7 200 h計算，每臺引風機變頻改造后每年可節電約106萬kWh，扣除變頻器小室內空調平均損耗按20 kW計算，年損耗約14．4萬kWh。按照0．35元/kWh計算，年節電費用約32萬元；1臺爐2臺變頻器節電效益為64萬元，直接投資回收期為9．38年。3．1．2 安全效益

引風機變頻改造后，除了節能效果之外，還有以下優點：

(1) 電機實現了軟啟動，啟動電流及啟動時間大為減少，消除了對電網和負載的沖擊，避免產生操作過電壓而損傷電機絕緣，延長了電動機和風機的使用壽命；

(2) 采用變頻調節，實現進出口擋板全開，減少了擋板節流損失，且能均勻調速，滿足調峰需要，能夠節約大量的電能；

(3) 具有控制精度高、抗干擾能力強的特點，且有完善的保護功能，可實現零轉速平穩啟動，有利于電動機和風機的安全運行。

3.2 主要缺點

(1)由于變頻器本體散熱量較大(為總功率的2 %—3 %)，對環境溫度和潔凈度要求較高，因此一般將變頻器安裝在環境較好的空調房間內，對空調的容量和電源可靠性有一定的要求。

(2) 由于變頻器為電子產品，使用壽命不長(一般約10年)，當變頻器質量不高時其故障率較高，維護量及維護費用較大。

(3) 由于變頻器運行時會產生諧波干擾和射頻干擾，對電機和廠用電系統有一定的影響，特別是對控制和保護裝置的干擾不可忽略，增加了控制和保護裝置誤動的可能性。

(4) 變頻器調節速率時，對風機軸系產生累積損壞，增大了風機軸徑損壞的可能性。

4 結束語

引風機變頻改造后，避免了改造前工頻啟動時大電流對電動機、電纜及開關等設備的不良沖擊，延長了電動機、開關等設備的使用壽命。同時，電機變頻低轉速工作，提高了運行可靠性、消除了喘振現象，使風機運行平穩，減輕了風機葉輪及軸承等部件的磨損，提高了設備運行的可靠性，最終達到了降低運行成本、減少維護費用、提高設備自動化水平、節能降耗的目的。雖然改造也存在部分缺點，但在實際運行時都是可以避免或者改進消除的，所以整體來說此次引風機變頻改造是成功的，可供各電廠參考。

1 陸榮峰，李姍姍，苗清虎．引風機變頻改造中邏輯組態的修改[J]．電力安全技術，2014，16(3)：42-43．

2 劉朝安．脫硫系統增壓風機和引風機間的協調控制策略[J]．電力安全技術，2014，16(4)：20-22．

3 張 偉，焦 毅．一起引風機出口擋板關閉導致的停機事故[J]．電力安全技術，2011，13(10)：35-36．