熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造分析

風(fēng)機(jī)是鍋爐必不可少的配套設(shè)備，在熱電廠中得到了大量應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)在使用過程中，電子損耗十分嚴(yán)重，文章以熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)為研究目標(biāo)，探討熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造的需求、原理和方案。

隨著經(jīng)濟(jì)的增長，對能源的需求逐漸增多，在能源使用過程中，損耗的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，其中最主要的原因是相關(guān)設(shè)備、技術(shù)落后，導(dǎo)致功率因素低，能源耗損高。本文對熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造進(jìn)行了分析。

1 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造需求

1.1 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)原理

熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)一般采用的都是離心式高壓風(fēng)機(jī)，按照用途分為引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)，其中送風(fēng)機(jī)又分為一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)是向鍋爐里輸送煤粉和空氣，二次風(fēng)機(jī)是為了加強(qiáng)鍋爐里煤粉的攪動，并補(bǔ)充空氣，使煤粉充分燃燒，調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。而引風(fēng)機(jī)則將廢氣吸出，保持鍋爐內(nèi)氣壓平衡，并通過吸出熱空氣維持鍋爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定。當(dāng)鍋爐的負(fù)荷需要增高時，控制程序是先調(diào)大二次風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，再加大煤粉輸出量;當(dāng)鍋爐的負(fù)荷需要降低時，控制程序是先減少煤粉輸出量，再調(diào)小二次風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。

1.2 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀

通過分析鍋爐風(fēng)機(jī)原理可知，隨著鍋爐負(fù)荷的變化，二次風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)較為頻繁。而如今大部分鍋爐風(fēng)機(jī)是全頻運(yùn)行的模式，即無法改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，是在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口設(shè)置擋板，當(dāng)需要對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)時，通過調(diào)節(jié)擋板開合度來實(shí)現(xiàn)。這樣的運(yùn)行模式，導(dǎo)致二次風(fēng)機(jī)在進(jìn)行調(diào)節(jié)時，很大一部分的風(fēng)力被擋板消耗，甚至產(chǎn)生的回流風(fēng)再次抵消掉一部分風(fēng)力，造成電力的大量浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計，鍋爐風(fēng)機(jī)的耗電量占熱電廠總耗電量的45%左右，而擋板調(diào)節(jié)的方式，使得鍋爐高負(fù)荷時風(fēng)機(jī)浪費(fèi)的電力約為25%，鍋爐低負(fù)荷時風(fēng)機(jī)浪費(fèi)的電力達(dá)到了75%。

2 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造原理

2.1 高壓變頻節(jié)能技術(shù)原理

所謂高壓變頻技術(shù)，是通過調(diào)節(jié)電壓的輸出，控制風(fēng)機(jī)的實(shí)際功率，從而進(jìn)一步控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，在風(fēng)機(jī)中應(yīng)用高壓變頻技術(shù)，就可以使得出風(fēng)口的擋板完全打開，利用變頻技術(shù)從源頭調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量輸出。

風(fēng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=(1-s)n0，n0=60f/p。其中n為實(shí)際轉(zhuǎn)速，n0為理論轉(zhuǎn)速，s是轉(zhuǎn)差率，f是電機(jī)的運(yùn)行頻率(60是60 s)，p是電機(jī)極對數(shù)。由轉(zhuǎn)速公式可看出，在不考慮轉(zhuǎn)差率s的情況下(s=0～0.05)，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=60f/p，即n與f是成正比例相關(guān)的，n的值會隨著f的增加而增加，隨著f的減少而減少，所以控制功率的輸出，來調(diào)節(jié)f的值，就能夠完成對電機(jī)轉(zhuǎn)速n的調(diào)節(jié)。

2.2 高壓變頻節(jié)能技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

高壓變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠避免風(fēng)量因為擋板的損失，提高風(fēng)機(jī)的工作效率，降低電力的消耗。比起擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，利用高壓變頻技術(shù)調(diào)節(jié)，在輸送風(fēng)量時更加精準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對鍋爐負(fù)荷的精準(zhǔn)控制。而且高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用，在風(fēng)機(jī)啟動時，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)。傳統(tǒng)的全壓啟動方式，對發(fā)動機(jī)和風(fēng)機(jī)都會產(chǎn)生極大的沖擊力，容易引發(fā)故障，甚至設(shè)備損壞。而高壓變頻技術(shù)使發(fā)動機(jī)緩慢啟動，有效地避免了這個問題，極大地降低了設(shè)備故障率。

3 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造方案

3.1 高壓變頻器選型

高壓變頻器的選型需要考慮電壓等級和投資成本的問題，如一臺1120 kW功率的風(fēng)機(jī)，選擇60 kV電壓等級的高壓變頻器顯然就是不合理的，既無法對高壓變頻器進(jìn)行充分利用，又增大了投資成本，另外在選型時還需要注意諧波污染問題。綜合分析熱電廠的實(shí)際需求，對比市面上的幾種高壓變頻器型號(兩電平型、多電平型、單元串聯(lián)型等)，選擇單元串聯(lián)型高壓變頻器是較為合適的。它采用的是近幾年新出現(xiàn)的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路，所具有的優(yōu)點(diǎn)有：功率因素高、抗干擾能力強(qiáng)、諧波污染小、造價低、故障不停機(jī)等。

3.2 主系統(tǒng)改造方案

QF為真空斷路器，QS1、QS2為高壓隔離刀閘，KM1、KM2、KM3為高壓真空接觸器。當(dāng)高壓變頻器投入使用時，應(yīng)先將真空斷路器QF閉合，再將高壓隔離刀閘QS1、QS2閉合，之后將高壓真空接觸器KM1、KM2閉合，斷開高壓真空接觸器KM3。當(dāng)高壓變頻器發(fā)生故障時，高壓變頻器的控制保護(hù)系統(tǒng)將會自動斷開高壓真空接觸器KM1、KM2，同時閉合高壓真空接觸器KM3，使高壓電機(jī)從變頻狀態(tài)切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行。而為了保證切換運(yùn)行狀態(tài)時安全可靠，需要設(shè)計電氣互鎖功能，即KM1和KM2閉合時，KM3無法閉合;而當(dāng)KM3閉合時，KM1和KM2不能再閉合。

3.3 高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造方案注意事項

1)高壓變頻器在接線時，一定要注意輸入端和輸出端的區(qū)別，不可接反，以免在風(fēng)機(jī)使用時引發(fā)事故。

2)準(zhǔn)確計算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，采取必要的技術(shù)保護(hù)措施，避免發(fā)生扭曲共振現(xiàn)象。

3)安裝完畢后，檢查變頻器柜體是否做好了相關(guān)接地工作。

4)將預(yù)充電電源技術(shù)運(yùn)營與風(fēng)機(jī)啟動模式中，避免全壓啟動對設(shè)備形成過大負(fù)荷。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的基本國策，對熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造刻不容緩。節(jié)能改造利用的是高壓變頻技術(shù)，其原理是利用輸入電壓改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)控制電機(jī)的輸出風(fēng)量。