引風(fēng)機變頻控制改造的節(jié)能評估

引風(fēng)機變頻控制改造的節(jié)能評估摘要：本文從風(fēng)機和變頻器的運行原理上對火電廠鍋爐引風(fēng)機節(jié)能情況進行了估算。為正在實施改造或即將要改造的電氣人員提供一個參考評估實例。關(guān)鍵字：引風(fēng)機風(fēng)量風(fēng)壓

變頻調(diào)速

綜合廠用電率引言：引風(fēng)機是火火電廠重要的的輔助設(shè)備之之一，它將鍋鍋爐燃燒產(chǎn)生生的高溫?zé)煔鈿饨?jīng)除塵裝置置后排向煙道道，用來調(diào)整整鍋爐爐膛負負壓的穩(wěn)定。我我國現(xiàn)行的火火電設(shè)計規(guī)程程SDJ-779規(guī)定，燃煤煤鍋爐的引風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)量裕裕度5％～10%，風(fēng)壓裕度度為10%～15%。根據(jù)《泵泵于風(fēng)機》中中的理論，在在理想的狀況況下：風(fēng)量∝轉(zhuǎn)數(shù)；動力P∝（轉(zhuǎn)數(shù)）3。從節(jié)能的的觀點來看，采采用變頻技術(shù)術(shù)控制風(fēng)機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速來控制實實時變化的風(fēng)風(fēng)量在節(jié)約廠廠用電方面有有潛可挖。隨隨著發(fā)電負荷荷的大范圍內(nèi)內(nèi)調(diào)整，引風(fēng)風(fēng)機風(fēng)量也因因鍋爐負荷變變化而經(jīng)常處處于一種低效效率狀態(tài)，大大量的能量浪浪費在風(fēng)道擋擋板上。鍋爐爐送引風(fēng)機是是目前火電廠廠中應(yīng)用高壓壓變頻調(diào)速技技術(shù)進行節(jié)能能改造的首選選和主要對象象。尤以引風(fēng)風(fēng)機為多，其其拖動功率一一般為315～2500kkW，電壓等級級為6kV、10kV。其原因主主要是風(fēng)機的的節(jié)能潛力大大，調(diào)速范圍圍寬，使用高高壓變頻改造造時其技術(shù)性性能和經(jīng)濟性性能都較好。一、我廠的現(xiàn)狀狀：我廠的三臺臺發(fā)電機額定定功率3×2000MW，單機組額額定負荷時鍋鍋爐蒸發(fā)量610T//H(最大連續(xù)蒸蒸發(fā)量670T//H)，雙引風(fēng)機機并列運行，鍋鍋爐進出風(fēng)量量調(diào)節(jié)均由擋擋板控制，引引風(fēng)機電機單單機功率1600kkW（YFKK6630—6W，6kV，995r//min），總功率6×16000kW，占機組容容量的1.6%。我廠采用用了高效離心心風(fēng)機，但實實際運行效率率并不高，其其主要原因之之一是風(fēng)機的的調(diào)速性能差差，二是運行行點偏離風(fēng)機機的最高效率率點。因此，提提高引風(fēng)機的的運行效率對對降低我廠用用電率具有重重要的作用。下下表是我廠6臺引風(fēng)機電電機的用電情情況統(tǒng)計：（發(fā)電和和用電量單位位：kWh）表一總廠用電引風(fēng)機總用電總發(fā)電量引風(fēng)機占廠用電電率5月8日91329514810411318344916.2%5月9日94849615069611668099615.9%5月11日91920214817611513044016.1%5月12日89855314904011252633016.6%5月15日94485815235212010599216.1%5月16日94896915530412117888216.4%5月17日88064514122811186244316.0%平均值92200314927111580977616.2%平均綜合合廠用電率：7.966%表

二1號爐A引1號爐B引2號爐A引2號爐B引3號爐A引3號爐B引總耗電（kWhh）188424154872184752169128206352134712平均值（kW）1122922110010071228802有效平均值（kkW）120011561184119112281142正常運行時間（h）157134156142168118總平均功率1187

kkW（額定負荷荷下單機功率率1500左右）平均停運時間3.2小

時每天正常運行時時間＞

20.88

小時按照運行時間：：＞300天/年，每年運運行6200計算。

（用電量單單位：kWh）引風(fēng)機節(jié)電率引風(fēng)機用電廠用電度廠用電率%廠用電下降率%%表

三10%149279070767.830.1320%298548921497.700.2630%447818772227.570.3940%597088622957.450.5150%746368473687.320.64表三中的第第一列“引風(fēng)機節(jié)電電率”為引風(fēng)機使使用變頻調(diào)速速和擋板控制制風(fēng)量時的平平均功率下降降百分比。即即：(P擋板—P變頻器)/P擋板×100%%，在這里的的P擋板為：11877kW。二、引風(fēng)機流量量估算：目前我廠的的引風(fēng)機風(fēng)量量由擋板調(diào)節(jié)節(jié)，其風(fēng)壓H與風(fēng)量Q的理想特性性曲線可以用用二次拋物線線來擬合。如如圖1：圖1

單機運行時時的H—Q圖我廠為雙機機并列運行，單單機額定流量量設(shè)計為鍋爐爐額定負荷時時所需風(fēng)量的的75%（一般在鍋鍋爐風(fēng)機容量量設(shè)計時，單單側(cè)風(fēng)機運行行時具備帶75%負荷運行的的能力，這主主要是從機組組運行的安全全性出發(fā)的;當(dāng)失去一側(cè)側(cè)送引風(fēng)機時時，機組還能能帶75%的負荷運行行。所以當(dāng)雙雙側(cè)風(fēng)機運行行，機組帶滿滿負荷時，送送引風(fēng)機的設(shè)設(shè)計余量在20～30%左右，風(fēng)門門開度一般為為50～60%,這也是從風(fēng)風(fēng)門調(diào)節(jié)的靈靈敏度來考慮慮），即上圖圖中的Q1點，鍋爐額額定負荷下雙雙機并列運行行時的單機風(fēng)風(fēng)量比Q1點小。現(xiàn)在在以圖1中1點的風(fēng)量和和風(fēng)壓為參考考量，其它點點的風(fēng)量和風(fēng)風(fēng)壓用標幺值值表示，一般般Hmax==1.3—1.5左右，在這這里選取Hmax==1.4計算，假設(shè)設(shè)圖1中2點的風(fēng)量標標幺值為a；其中a∈（0，1]。H—Q曲線可以表表示為：H=1.44

-00.4Q2；根據(jù)電機軸軸功率與風(fēng)壓壓、風(fēng)量之間間的關(guān)系：P∝H××Q將上式轉(zhuǎn)化化為：P=KK×H×Q；；（K為常數(shù)）……………（1）P1=K××1×1==K；P2=KK×H×Q=K××（1.4a-0.44a3）根據(jù)上述公公式可得用檔檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量量時，減小風(fēng)風(fēng)量節(jié)約的電電能比為：⊿P/P11=1--1.4a+0.44a3

a∈（0，1]

…………（2）引用表三的的數(shù)據(jù)：平均均功率P0=11187kW，即實際運行行時的功率PP20；額定功率P110=15000kWW；電機效率按按照98%計算，平平均功率P=1163kW，額定功率P11=14770kWW；⊿P/P1==0.2009…………（3）將（3）式式中的結(jié)果帶帶入（2）式中可得得：

a==0.644三、節(jié)能估算：：當(dāng)引風(fēng)機電電機采用變速速調(diào)節(jié)控制時時：H—R—Q之間的關(guān)系系如下圖：

圖22

變速控制時時風(fēng)量為Q2的H—Q曲線其中理想的的風(fēng)道阻力曲曲線R是一條與風(fēng)風(fēng)量有關(guān)的拋拋物線；H0為凈風(fēng)壓；標幺值一般般為：0.2—0.4；在這里取H0==0.3進行估算。當(dāng)當(dāng)風(fēng)量為Q2時，R曲線可以用用函數(shù)：R=0.33+（1-00.3）×Q2=0.33+0..7Q2…………（4）則：P2′=K×（0.3QQ+0..7Q3）/η

…………（5）其中η為所所使用變頻器器的效率，在在此取η=

0..95

，可以得到到表達式：P2′/PP2=（0.3aa+0.7a3/η（1.4a-0.44a3…………（6）將我廠

a=0..64的數(shù)據(jù)帶入入上式得到：：P2′/PP2=0.5

……………（7）P20′=（1163//2）/0.998=

593kkW（電電機效率0.98）節(jié)電百分比比：（11877-5993）×1000/11187＝50％…………（8）由（8）可可知：從理論論上講，風(fēng)機機采用變頻器器變速調(diào)節(jié)以以后，引風(fēng)機機用電量（包包括變頻器電電能損耗）將將會比以前少少一半。通過過表三中的數(shù)數(shù)據(jù)進行內(nèi)插插值可以得出出：變頻改造造后綜合廠用用電百分比下下降0.644。每年帶來來的經(jīng)濟效益益：1187×0.5××62000×6/100000

==

22008萬度………（9）四、數(shù)據(jù)有效性性分析：（1）當(dāng)我我廠引風(fēng)機的的風(fēng)壓Hmax==1.3或1.5時，⊿P/PP1=0..209，流量為：：a1.3=0.668

；a1.5=00.60。a值隨H增大而呈現(xiàn)現(xiàn)遞減趨勢。其各種情況如下下表：HmaxH0P2’。/

P2。變頻調(diào)速后用電電省電百分比廠用電百分數(shù)下下降經(jīng)濟效益（萬度度）表

四1.30.20.5176130.4840.6321350.30.5656710.4350.5719201.40.20.4495330.5510.7224320.30.5005930.5000.6522100.40.5506530.4500.5919881.50.30.4405220.5600.7324720.40.4915830.5090.662247（2）

引風(fēng)機以其其平均功率P＝11877kW運行是一種種便于計算的的理想模型。在在實際運行中中，其功率大大小與鍋爐的的實時負荷相相關(guān)。在經(jīng)過過長時間的數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，引引風(fēng)機電機功功率的有效上上限為1440kkW；有效下限限為：1080kkW。超過69％時間的負負荷分布在：：1080--12966kW之間。下表表模擬了幾種種運行方式下下采用變頻調(diào)調(diào)速控制的省省電情況。表

五PP*ηΔP/Pa值P2′/P2P2′省電百分比參考值118711630.2090.6400.49959350.0%方案一9379180.3750.4770.36934636.7143714080.0420.8750.8051156方案二9879670.3420.5070.39038542.3138713590.0750.8150.710984方案三103710160.3090.5380.41242746.0133713100.1090.7640.639855方案四108710650.2750.5710.43847648.3128712610.1420.7190.584751方案五113711140.2420.6040.46653049.7123712120.1750.6770.537665根據(jù)表五中中數(shù)據(jù)可以看看出，第五種種方式與引風(fēng)風(fēng)機多數(shù)時間間的電機功率率統(tǒng)計類似，但但是考慮到有有少數(shù)時間鍋鍋爐負荷大幅幅度調(diào)整，第第四種方式與與實際的省電電結(jié)果更靠近近。通過表三三中的數(shù)據(jù)進進行內(nèi)插值計計算，我們可可以得到引風(fēng)風(fēng)機的變頻調(diào)調(diào)速控制改造造將使綜合廠廠用電百分比比將會下降00.63。每每年帶來的經(jīng)經(jīng)濟效益：1187×0.4833×62200×6/100000

=

21300萬度小結(jié)：在火電廠實實際設(shè)計過程程中，由于事事先很難準確確地計算出管管網(wǎng)的阻力，并并且要考慮到到長期運行過過程中可能發(fā)發(fā)生的各種問問題，所以通通常是把系統(tǒng)統(tǒng)的最大風(fēng)量量和風(fēng)壓富裕裕量作為選擇擇風(fēng)機型號的的設(shè)計值。但但風(fēng)機的型號號和系列是有有限的，往往往在選用不到到合適的風(fēng)機機型號時，只只好往大機號號上靠。這樣樣鍋爐送引風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)量和和風(fēng)壓富裕度度達20%～30%是比較常見見的。本文通通過對我廠引引風(fēng)機的實際際耗電數(shù)據(jù)進進行數(shù)學(xué)統(tǒng)計計，相關(guān)的結(jié)結(jié)論參數(shù)也是是根據(jù)相應(yīng)的的規(guī)程標準計計算得出，并并對可能出現(xiàn)現(xiàn)的不同的參參數(shù)組做了歸歸納、計算、列列表。在數(shù)據(jù)據(jù)的計算過程程中，所用的的數(shù)據(jù)模型都都是理想化的的，與引風(fēng)機機在變頻改造造后的實際運運行曲線有一一定出入。因因而本文得到到的數(shù)據(jù)與改改造后的實際際數(shù)據(jù)肯定有有一定誤差，誤誤差的正負都都有可能出現(xiàn)現(xiàn)。但是引風(fēng)風(fēng)機電機的變變速調(diào)節(jié)控制制改造