某自備電廠引風機變頻改造節能分析

田創新，王 鋒

（中國石油玉門油田分公司水電廠，甘肅酒泉 735019）

0 引言

某自備電廠電機裝機總容量16 849.3 kW，年耗電量最高可達5 768 萬kW·h，占廠用電量的80%，其中引風機是該電廠最主要的耗電設備之一。廠內共6 臺引風機，引風機型號為Y5-37-11No29.5F，容量292 000 m3/h，風壓7800 Pa，轉速980 r/min；引風機電機型號為YKK5603-6J，功率1000 kW，電壓6 kV，電流119 A，轉速980 r/min。引風機容量大，耗電多，通過集抄系統提取近一年的引風機耗電量數據，對比篩選有效數據，引風機耗電量約占廠用電量的25%～30%。電廠單臺機組發電負荷一般在21～30 MW 之間變化，鍋爐滿負荷運行時引風機甲側擋板開度40%，乙側擋板開度30%左右，擋板根據鍋爐負荷和爐膛負壓進行調整。鍋爐滿負荷送風量約150 000 m3/h，吸風量約230 000 m3/h，正常運行時，引風機經常連續處于低負荷及變負荷運行狀態，運行不經濟。本文將就引風機變頻改造節能效果進行分析計算。

1 工頻運行下引風機年耗電量計算

引風機工頻運行狀態下，通過調節擋風板和閥門的開啟角度的機械調節方法來滿足不同的用風量，缺點是：①電機及風機的轉速高，負荷強度重，電能浪費嚴重；②調節精度差，控制不精確；③電機直接起動，沖擊大；④起動時機械沖擊大，設備使用壽命低；⑤電氣保護特性差，當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備等。

根據工頻狀態下的年耗電量計算公式：

式中 Pd——電機總功率，kW

PA——A 電機功率，kW

PB——B 電機功率，kW

IA——A 電機輸入電流，A

IB——B 電機輸入電流，A

U——電機輸入電壓，V

cosφ——功率因數

求得引風機電機實際功耗見表1。

根據累計年耗電量公式：

式中 Cd——年耗電量值，kW·h

T——年運行時間，h

每臺220 t 鍋爐對應2 臺引風機，計算得工頻運行狀態時，系統耗電量約為每年10 010 358.35 kW·h。

2 變頻狀態下的年節電量計算

通過變頻器的調速特性來減小風機輸出流量以適應工況中的實際所需流量，風機在滿足3 個相似條件（幾何相似、運動相似和動力相似）的情況下遵循相似定律，對于同一臺風機，當輸送的流體密度ρ 不變僅轉速改變時，其性能參數的變化遵循比例定律[1]：

式中 Q——流量，cfm（1 cfm=0.028 3 m3/min）

表1 各種負荷下引風機電機總功率

H——壓力，Pa

n——轉速，r/s

風機轉速變化時，其本身性能曲線的變化可由比例定律做出，變頻器節能的實質是調速引起的流量變化來產生的。

2.1 變頻器改造節電量分析

變頻運行采用每臺引風機電機配置一套獨立的變頻調速裝置，即一拖一調速系統?；跇I內統計數據的風機風門開度與風量百分數見表2。

由表2 知，引風機在滿負荷工況下風量占比為：甲側40%開度，風量71%Qe；乙側30%開度，風量58%Qe。由于風機存在關系，根據公式：

式中 P——實際消耗功率百分值，%

S——實際轉速百分值，%

K——系數，K=0.000 1

N——節電率，%

求得節電率見表3。

年累計節電量公式：

式中 Cd——年節電量值，kW·h

T——年運行時間，h

根據上式可計算出各種工況下節約電量，求得年累計節電量Cd=8 064 085.76 kW·h。

2.2 直接效益分析

采用變頻運行時，每年每臺鍋爐引風機系統節電量約為8 064 085.76 kW·h，2 臺共計8 064 085.76×2=16 128 171.52 kW·h，按電價0.5元估算，可節約成本約16 128 171.52×0.5=8 064 085.76 元。

3 間接收益

3.1 減少電機起動時的電流沖擊

電機采用變頻控制后避免全磁通突加，起動時基本沒有沖擊，解決了電機起動時的大電流沖擊問題，消除了起動電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力。

3.2 延長設備壽命

表2 離心式風機風門開度與風量關系

使用變頻器可使電機轉速隨著加減速特性曲線變化，沒有應力負載作用于軸承上，降低轉機軸承溫升，延長了軸承的壽命。降低了電機的轉速，可大大提高電機的使用壽命。

表3 各風機節電率計算

3.3 變頻啟動或停止時減小對燃燒系統的影響

當引風機變頻啟動或停止時，由于轉速較慢，基本不帶出力運行，減少了對燃燒系統影響和干擾，保證了機組的安全穩定運行[2]。

3.4 減少維護費用

能節約原來損耗在擋板截流過程中的大量能量，減少了因頻繁調節而造成的擋板、調節機構損壞、風道磨損和經常停機檢修所造成的經濟損失，大大提高了經濟效益。

4 結語

引風機電機高壓變頻改造后，節能效果顯著，尤其低負荷運行節能效果更為明顯，降低了廠用電率，減少了發電成本，提高了企業效益和市場競爭力。但是，根據廠內給水泵高壓變頻器改造實踐，變頻器運行過程中還存在一些問題，需要進一步探討和研究，以便不斷改進和完善。