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技術知識

熱電廠鍋爐風機變頻節能技術改造實例

        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,九洲普惠在下文中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) 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

        綜上九洲普惠所述,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。



標簽:   鍋爐風機 風機 高壓風機 離心風機 九洲普惠
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