星輪調速節能技術在電廠鍋爐送風機上的應用

侯春立（中國石油電能有限公司熱電二公司）

中油電能熱電二公司現有的鍋爐設有兩臺離心式送風機，送風機電動機功率560 kW。鍋爐正常情況下兩臺送風機同時運行，采用調整風機入口擋板開度大小的方式來調節風量。鍋爐運行時送風機入口擋板開度為15%～35%，送風機入口擋板長期在開度很低的工況下運行，送風機的輸出功率大量地消耗在擋板節流過程中，造成電能的大量浪費。目前，現有的電動機節能技術主要有變頻調速、永磁調速，星輪調速。永磁調速具有體積小、維護費用低、可靠性較高等特點[1]，但受永磁材料限制，功率低級不能過大，調速越低效率越低[2]，節能回收效果較差。變頻調速具有效率較高、節能回收效果較好等特點[3]，但對環境要求高，可靠性受電器元件質量限制，使用壽命短，后期維護費用高[4]，高壓變頻器使用還會產生高次諧波，影響電能質量。星輪調速技術具有效率高、可靠性高、壽命長、適用范圍廣等特點，且低壓變頻部分對電網污染小，后期維護費用低。通過對頻調速、永磁調速[5]、星輪調速的對比，最終確定采用星輪調速節能的技術方案。

1 星輪調速機理

1.1 星輪調速器理論依據

根據風機本身特性，風機流量和風機的轉速成正比關系[6]，而揚程與轉速的二次方成正比，所需的軸功率與轉速的立方成正比關系。當風機的轉速降低到原額定轉速的一半時，對應工況點的流量、全壓、軸功率各下降到原來的1/2、1/4和1/8，可以看出，用調節轉速的方式調節流量可使軸功率值大大下降，這也就是風機調速可以大幅度節電的原因。當生產工藝參數需要變化時，采用改變送風機轉速的方式來代替調節入口擋板的方式，從而調節風機的流量，可減小大量的節流損耗，節能潛力巨大。

1.2 星輪調速器組成

星輪調速系統是由節能型星輪調速器、高壓主電動機、低壓調控電動機、電氣控制柜、潤滑油箱5部分組成，其中星輪調速器是調速系統的核心技術，是實現設備調速的執行部件。具體結構布置如圖1所示。

圖1 機電一體化星輪調速器結構布置圖

1.3 調速機理

星輪調速系統工作原理：星輪調速系統中星輪調速器是實現調速的執行部件，具有2個動力源輸入，即高壓主電動機和低壓調控電動機。高壓主電機轉速恒定，通過調節低壓調控電動機旋向和轉速來調節星輪調速器的輸出軸（即與風機連接部）的轉速，實現風機調速運行。控制系統與電廠DCS系統對接，可形成良好的人機對話界面，實現遠程控制。

2 節能效果

2.1 實際測試數據分析對比

對1臺410 t/h鍋爐使用的2臺560 kW送風機的運行數據進行實際測試對比，1臺采用星輪調速控制，另外1臺采用入口擋板控制，在風量、風壓等工作狀態相同的情況下，分別實際測試3組不同工況的運行數據，如表1所示。

表1 3組不同工況的運行數據

從表1數據情況可以看出，改造后的風機與未改造的風機相比，電流值明顯降低。黑龍江省電力科學研究院對此項目進行了節能檢測并開具了檢測報告，采用星輪調速后實際節電率達到45.7%。節能效益顯著。

2.2 理論計算

送風機額定功率為560 kW，所需入口擋板開度20%～35%，以滿足送風機入口擋板開度為30%時的風機工況為例進行節能分析。經過理論計算可得，當采用調節入口擋板開度運行時，電動機實際功率為額定功率的74.5%；而當采用星輪調速運行時，電動機實際功率為額定功率的42.3%，其節能效果明顯。

3 結束語

送風機是用量大、耗能大的通用設備，選擇合理的節能措施勢在必行。通過采用機電一體化星輪調速系統進行送風機節能改造，解決了送風機長期靠關小入口擋板開度調風帶來的電能損耗問題，同時有效地改善了鍋爐供風系統的運行參數和運行條件。節能改造后，經過使用觀察，機電一體化星輪調速系統具有節能效果顯著、運行可靠性高、維護簡單、其結構合理、性能寬泛、操控性好等優點。另外，星輪調速系統與電廠DCS系統實現真正的無縫連接，其寬范圍的無級調速功能，全面滿足了電廠實際運行調節的需要，提高了生產效率和機組自動化水平。