熱電廠鍋爐風機高壓變頻節能技術改造分析

風機是鍋爐必不可少的配套設備，在熱電廠中得到了大量應用，但是傳統的風機在使用過程中，電子損耗十分嚴重，文章以熱電廠鍋爐風機為研究目標，探討熱電廠鍋爐風機高壓變頻節能技術改造的需求、原理和方案。

隨著經濟的增長，對能源的需求逐漸增多，在能源使用過程中，損耗的現象日益嚴重，其中最主要的原因是相關設備、技術落后，導致功率因素低，能源耗損高。本文對熱電廠鍋爐風機高壓變頻節能技術改造進行了分析。

1 熱電廠鍋爐風機高壓變頻節能技術改造需求

1.1 熱電廠鍋爐風機原理

熱電廠鍋爐風機一般采用的都是離心式高壓風機，按照用途分為引風機和送風機，其中送風機又分為一次風機和二次風機，一次風機是向鍋爐里輸送煤粉和空氣，二次風機是為了加強鍋爐里煤粉的攪動，并補充空氣，使煤粉充分燃燒，調節鍋爐負荷。而引風機則將廢氣吸出，保持鍋爐內氣壓平衡，并通過吸出熱空氣維持鍋爐內的溫度穩定。當鍋爐的負荷需要增高時，控制程序是先調大二次風機的送風量，再加大煤粉輸出量;當鍋爐的負荷需要降低時，控制程序是先減少煤粉輸出量，再調小二次風機的送風量。

1.2 熱電廠鍋爐風機現狀

通過分析鍋爐風機原理可知，隨著鍋爐負荷的變化，二次風機的調節較為頻繁。而如今大部分鍋爐風機是全頻運行的模式，即無法改變風機的運行功率，是在風機出風口設置擋板，當需要對風量進行調節時，通過調節擋板開合度來實現。這樣的運行模式，導致二次風機在進行調節時，很大一部分的風力被擋板消耗，甚至產生的回流風再次抵消掉一部分風力，造成電力的大量浪費。據統計，鍋爐風機的耗電量占熱電廠總耗電量的45%左右，而擋板調節的方式，使得鍋爐高負荷時風機浪費的電力約為25%，鍋爐低負荷時風機浪費的電力達到了75%。

2 熱電廠鍋爐風機高壓變頻節能技術改造原理

2.1 高壓變頻節能技術原理

所謂高壓變頻技術，是通過調節電壓的輸出，控制風機的實際功率，從而進一步控制風機的轉速，調節風機風量，在風機中應用高壓變頻技術，就可以使得出風口的擋板完全打開，利用變頻技術從源頭調節風機的風量輸出。

風機的電機轉速公式為：n=(1-s)n0，n0=60f/p。其中n為實際轉速，n0為理論轉速，s是轉差率，f是電機的運行頻率(60是60 s)，p是電機極對數。由轉速公式可看出，在不考慮轉差率s的情況下(s=0～0.05)，電機的實際轉速n=60f/p，即n與f是成正比例相關的，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，來調節f的值，就能夠完成對電機轉速n的調節。

2.2 高壓變頻節能技術優點

高壓變頻節能技術的應用，能夠避免風量因為擋板的損失，提高風機的工作效率，降低電力的消耗。比起擋板調節風量，利用高壓變頻技術調節，在輸送風量時更加精準，能夠實現對鍋爐負荷的精準控制。而且高壓變頻技術的應用，在風機啟動時，能夠對風機進行有效保護。傳統的全壓啟動方式，對發動機和風機都會產生極大的沖擊力，容易引發故障，甚至設備損壞。而高壓變頻技術使發動機緩慢啟動，有效地避免了這個問題，極大地降低了設備故障率。

3 熱電廠鍋爐風機高壓變頻節能技術改造方案

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功率的風機，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、單元串聯型等)，選擇單元串聯型高壓變頻器是較為合適的。它采用的是近幾年新出現的一種拓撲結構電路，所具有的優點有：功率因素高、抗干擾能力強、諧波污染小、造價低、故障不停機等。

3.2 主系統改造方案

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。當高壓變頻器投入使用時，應先將真空斷路器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。當高壓變頻器發生故障時，高壓變頻器的控制保護系統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，使高壓電機從變頻狀態切換到工頻狀態下運行。而為了保證切換運行狀態時安全可靠，需要設計電氣互鎖功能，即KM1和KM2閉合時，KM3無法閉合;而當KM3閉合時，KM1和KM2不能再閉合。

3.3 高壓變頻節能技術改造方案注意事項

1)高壓變頻器在接線時，一定要注意輸入端和輸出端的區別，不可接反，以免在風機使用時引發事故。

2)準確計算轉子的臨界轉速，采取必要的技術保護措施，避免發生扭曲共振現象。

3)安裝完畢后，檢查變頻器柜體是否做好了相關接地工作。

4)將預充電電源技術運營與風機啟動模式中，避免全壓啟動對設備形成過大負荷。

4 結束語

綜上所述，為了響應國家“節能減排”的基本國策，對熱電廠鍋爐風機，進行節能技術改造刻不容緩。節能改造利用的是高壓變頻技術，其原理是利用輸入電壓改變電機的轉速，從而調節控制電機的輸出風量。