變頻器在熱電廠鍋爐節能技改中的應用

□谷愛軍

一、引言

隨著社會經濟的快速增長，人類對能源的需求和消耗量越來越多。但是，由于技術的發展趕不上經濟發展的速度，在人類對世界能源消耗的同時，其利用率不是很高，造成很大程度上的浪費，同時，環境的污染也在不斷加劇。熱電廠鍋爐對自然能源的需求很大，在社會能源中占很大的比例。但是由于其技術和設備的相對落后，導致對能源的利用率不高，造成不必要的能源耗損。風機是熱電廠鍋爐中的重要組成部分，對能源的利用率和減排都有非常重要的作用，并且生產用電量的百分之二十都用在了風機上。因此，加強對風機高壓變頻節能技改的探究，提高變頻器在熱電廠鍋爐的節能減排具有重要意義。

二、熱電廠鍋爐風機的原理及現狀分析

在熱電廠中，最常見的鍋爐風機是離心式高壓風機，它可用于引風或送風，因此根據風機用途的不同，又可將風機分為引風機和送風機。對于送風機，它又有兩種風機，一種是一次風機，將煤粉和空氣混合輸送到鍋爐內;另一種是二次風機，為加強鍋爐內煤粉的充分燃燒，使鍋爐內的煤粉不斷攪動，同時也不斷彌補消耗掉的空氣，最終也保持了鍋爐壓力。引風機主要是用于廢氣的吸出，進而調節鍋爐內的氣壓和溫度。當鍋爐內的壓力需要調高時，首先要使煤粉和空氣更加充分燃燒，即調大二次風機;然后提高煤粉量，即調大一次風機。當鍋爐內的壓力需要調低時，首先要減少煤粉的數量，即調小一次風機;然后降低煤粉的燃燒程度，即調小二次風機。通過熱電廠鍋爐風機的原理可知:鍋爐內的壓力和溫度是通過風機來實現的，且二次風機的調試比較多。現今的熱電廠鍋爐風機的功率在運行過程中是無法改變的，因此，對于風機風量的調節都是通過擋板來實現的，也就是說通過改變擋板的開合度來改變風機的有效風量。當對二次風機進行調節時，風機的一部分風力會被擋板阻擋，甚至產生回流，如此的運行模式，導致大量電力的浪費。

三、變頻節能技術的原理及優點

變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。將變頻器應用于熱電廠鍋爐風機，可通過改變風機的工作電壓或頻率來控制風機的轉送，從而改變風機的風量，最終達到節能的目的。變頻器在熱電廠鍋爐中的應用，可以有效避免因擋板帶來的能源損失，減少電力能源的消耗，同時也提高了風機的工作效率。在風量調節的準確度方面，變頻技術的調節比擋板對風量的調節更加準確，且控制更強。在風機的啟動方面，變頻技術的應用更有利于對風機的保護。傳統的風機啟動方式是全壓啟動，會對發動機、風機及其設備產生一定的沖擊，提高設備故障率，而變頻技術調節能夠緩慢啟動發動機和風機，對其造成的損壞明顯減少。

四、變頻器在熱電廠鍋爐節能技改中的應用

(一)變頻器選型。在熱電廠鍋爐中，送風機和引風機都是連續工作的，且電動機有一定的公差，在進行調試時一般是下調。送風機和引風機所需的頻率低、電壓低以及啟動電流比較小，又由于變頻器決定著變頻調速，因此，對電動機實際運行時的最大電流適當放大便可確定變頻器的額定電流。在進行變頻器選型時，也要考慮變頻器的電壓等級、成本和可能產生的污染或干擾。如，針對型號為Y4 - 103 -12N018D 的風機，配有Y335L1 -6 型號的電動機，工作時的電流為265A ～425A 之間，在選擇變頻器時，以額定電流為470A、容量為350Kw 為宜。在選好變頻器之后，要對其啟動電流和過載電流進行校驗。為了降低成本，在進行選擇變頻器時，在滿足要求的情況下選擇容量小的變頻器。

(二)變頻器改造現行系統的可行性分析。對改造后的新系統進行安全和經濟性分析，改造后的新系統要滿足設計的要求，即送風機和引風機的進出風量平穩且保證其要求，對于節能減排的指標也要滿足。變頻器加上之后，系統對風機及其風量的調節更穩定，節能效果更明顯。對于操作技術上的問題和難點，可以尋找其他類似的改造經驗，也可以尋求變頻器廠家的幫助。同時，為了實現自動控制，也可以采用DCS 與改造的變頻系統匹配。

(三)變頻器投入運行后的情況分析。將變頻器投入運行，觀察結果:送風機和引風機在變頻調速系統中的調節范圍比較廣且靈敏度高;變頻器改造系統的電氣控制簡單、可靠;對于系統的過壓、欠壓和電機的過流都可以進行自動保護;變頻調速功率因素和效率都很高，節能也就很顯著。同時，變頻器與DCS 結合后，生成自動調節功能，降低鍋爐內的壓力波動和偏差值。

(四)變頻器節能技改時的注意事項。變頻器的電流有正負之分，因此在連接變頻器時要注意變頻器的輸入端和輸出端，防止因意外接反而導致風機事故的發生。風機在工作時不可避免地會產生震動，為了防止發生扭曲共振，要知道轉子的臨界轉速，并采取相對應的保護措施。將變頻器安裝到風機之后，要確保變頻器接地。

五、節能分析

作為風機類的送風機和引風機是一種典型的流體類負載，它們的轉矩隨著轉速的二次方的增大(小)而增大(小)，而功率隨著轉速的三次方的變化作出相應的變化。原初風機的設計要考慮裕量，以至于風機實際工作產生的風量遠高于實際需要的風量。當鍋爐內的壓力產生變化時，要調節風量使其恢復到原有的穩定的狀態，傳統的調節風量的方式是通過擋板調節的，這種調節方式無疑會造成電力的大大折損，而變頻器的引進可以有效降低這種損耗。當風量需要減少時，可以通過改變變頻器從而間接降低風機的轉速，最終使風量減少，但在降低風機轉速的同時，電動機的輸入功率也在減少。關于熱電廠鍋爐風機設備采用變頻器技改后的節能效果，可以采用以下兩種方式進行比較:

(一)利用能量差來計算。算出采用變頻器后而得到的節能量，然后算出傳統的擋板式節能量，通過觀察兩者之差便可知道變頻器在風機上節能減排的效果:通過變頻器技改后的熱電廠鍋爐節能減排明顯增強。

(二)利用統計法進行比較。在有些情況下，因送風機和引風機的功率較大，在每臺電動機上都裝有一塊電度表，而在每臺鍋爐上又都裝有一塊流量表，通過統計電度表和流量表上的數據來比較變頻器技改前后所耗電力的情況:利用變頻器對風機進行調節和控制可有效減少能源耗損。

總而言之，變頻器在熱電廠鍋爐的送風機和引風機的應用，極大促進了發電系統的節能減排，且效果明顯。

六、結語

熱電廠是一個高耗能的場所，提高熱電廠的節能減排水平在很大程度上推動社會的節能。變頻器在熱電廠風機的應用可以很好且在很大程度上減少了能源的損耗，響應了國家“節能減排”的基本國策。

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