引風機變頻控制改造的節(jié)能評估

引風機變頻控制改造的節(jié)能評估摘要：本文從風機和變頻器的運行原理上對火電廠鍋爐引風機節(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。關鍵字：引風機風量風壓

變頻調(diào)速

綜合廠用電率引言：引風機是火電廠重要的輔助設備之一，它將鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)除塵裝置后排向煙道，用來調(diào)整鍋爐爐膛負壓的穩(wěn)定。我國現(xiàn)行的火電設計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐的引風機的風量裕度5％～10%，風壓裕度為10%～15%。根據(jù)《泵于風機》中的理論，在理想的狀況下：風量∝轉(zhuǎn)數(shù)；動力P∝（轉(zhuǎn)數(shù)）3。從節(jié)能的觀點來看，采用變頻技術控制風機轉(zhuǎn)速來控制實時變化的風量在節(jié)約廠用電方面有潛可挖。隨著發(fā)電負荷的大范圍內(nèi)調(diào)整，引風機風量也因鍋爐負荷變化而經(jīng)常處于一種低效率狀態(tài)，大量的能量浪費在風道擋板上。鍋爐送引風機是目前火電廠中應用高壓變頻調(diào)速技術進行節(jié)能改造的首選和主要對象。尤以引風機為多，其拖動功率一般為315～2500kW，電壓等級為6kV、10kV。其原因主要是風機的節(jié)能潛力大，調(diào)速范圍寬，使用高壓變頻改造時其技術性能和經(jīng)濟性能都較好。一、我廠的現(xiàn)狀：我廠的三臺發(fā)電機額定功率3×200MW，單機組額定負荷時鍋爐蒸發(fā)量610T/H(最大連續(xù)蒸發(fā)量670T/H)，雙引風機并列運行，鍋爐進出風量調(diào)節(jié)均由擋板控制，引風機電機單機功率1600kW（YFKK630—6W，6kV，995r/min），總功率6×1600kW，占機組容量的1.6%。我廠采用了高效離心風機，但實際運行效率并不高，其主要原因之一是風機的調(diào)速性能差，二是運行點偏離風機的最高效率點。因此，提高引風機的運行效率對降低我廠用電率具有重要的作用。下表是我廠6臺引風機電機的用電情況統(tǒng)計：（發(fā)電和用電量單位：kWh）果表祥置一誠總廠用電光引風機總用電遷總發(fā)電量軍引風機占廠用駁電率荷5慨月屆8椅日革913295搶148104畏113183擦49晉16.2%第5戰(zhàn)月鬼9烈日順948496斬150696米116680惕96拔15.9%掩5勤月陶1借1象日買919202蓮148176脹115130牛40仇16.1%斗5帝月魔1伍2擺日債898553扭149040拍112526冷30碗16.6%溪5裂月從1滋5哈日誓944858凈152352選120105躁92命16.1%姐5蠻月村1峰6坦日夢948969庭155304添121178籮82席16.4%臭5嫩月港1潑7干日居880645較141228怕111862糕43饑16.0%游平拔駕均扔條值鹽922003醬蝶149271籌銷115809插76桂16.2%抹平虹會均頭下綜術碎合接恢廠譯犯用呢叢電?；j率聽盒：與7.96誤%訓表忽

株視二濟1鞭號模爐色A嗚引道1醒號慰爐槳B圾引例2搶號就爐礙A話引土2文號舅爐居B順引款3荒號渠爐潔A籃引榮3螞號做爐殃B愈引顯總耗電滿（喬kW蠢h朋）布188424久154872充184752絨169128辰206352砍134712巡平均值按（塘k素W其）慶1122鼠922噴1100澡1007意1228洞802終有效平均值停（厭k服W洪）砌1200花1156兼1184悟1191遭1228看1142唯正常運行時間該（括h疫）鮮157淘134靈156鈔142盯168坡118傲總平均功率蠟1187

荷k圈W綁（額定負荷下丈單機功躲率熟150兼0惱左右）侮平均停運時間剖3.2窯搭超小戰(zhàn)

搖絨時影每天正常運行說時間貸＞太

怖20.8今

寒誘小獲摘時柿按照運行時間襖：敢＞賤30緣0符天紀/涂年，每年運重行倆620此0串計算。

（用電量單位：kWh）冤引風機節(jié)電率熄引風機用電舊廠用電度稼廠用電覆率爆%熊廠用電下降醋率栗%悟表翻

偽三慢10%沃14927束907076寶鐮7.83短0.13磁20%昨29854雙892149膨厘7.70項0.26陜30%大44781遞877222障窯7.57酷0.39冷40%嚷59708丘862295句汽7.45衡0.51追50%除74636叫847368緞猾7.32東0.64表三中的第一列“引風機節(jié)電率”為引風機使用變頻調(diào)速和擋板控制風量時的平均功率下降百分比。即：(P擋板—P變頻器)/P擋板×100%，在這里的P擋板為：1187kW。二、引風機流量估算：目前我廠的引風機風量由擋板調(diào)節(jié)，其風壓H與風量Q的理想特性曲線可以用二次拋物線來擬合。如圖1：圖1

單機運行時的H—Q圖我廠為雙機并列運行，單機額定流量設計為鍋爐額定負荷時所需風量的75%（一般在鍋爐風機容量設計時，單側風機運行時具備帶75%負荷運行的能力，這主要是從機組運行的安全性出發(fā)的;當失去一側送引風機時，機組還能帶75%的負荷運行。所以當雙側風機運行，機組帶滿負荷時，送引風機的設計余量在20～30%左右，風門開度一般為50～60%,這也是從風門調(diào)節(jié)的靈敏度來考慮），即上圖中的Q1點，鍋爐額定負荷下雙機并列運行時的單機風量比Q1點小。現(xiàn)在以圖1中1點的風量和風壓為參考量，其它點的風量和風壓用標幺值表示，一般Hmax=1.3—1.5左右，在這里選取Hmax=1.4計算，假設圖1中2點的風量標幺值為a；其中a∈（0，1]。H—Q曲線可以表示為：H=1.4

-0.4Q2；根據(jù)電機軸功率與風壓、風量之間的關系：P∝H×Q將上式轉(zhuǎn)化為：P=K×H×Q；（K為常數(shù)）……………（1）P1=K×1×1=K；P2=K×H×Q=K×（1.4a-0.4a3）根據(jù)上述公式可得用檔板調(diào)節(jié)風量時，減小風量節(jié)約的電能比為：折⊿咐P/P1困=1阿-1.4a乖+亂0.4a蹤3流沸a由∈沃（往0幟，暴1]

適廚………予…騰（舅2痕）慈引用表三頓的數(shù)據(jù)：平均未功欄率好鎮(zhèn)P古0騾=118穴7k三W蘋，撕即實際運行時耀的功率續(xù)P2道0便；到額定功率膽P1膨0污=1500美kW客莖；揭電機效率按照偷98%隔計算，平均功笑率紹P=1榮163習k讓W趣，餃額定功率朝P1=14臂70kW夾追；徒⊿舅P/P1=菊0.209醫(yī)屑趣撇精………膚…裕（誘3出）趕將棵（蘆3純）式中的結果小帶入零（搏2龜）式中可得糾：屢

a=銅0.64寫三、節(jié)能估算透：離當引風機怖電機采用變速烤調(diào)節(jié)控制時著：眼H伸—粉R燙—敗Q獨之間的關系如慕下圖：沃丑原斬職圖震2處變變速控制時風質(zhì)量墊為帳Q頸2丘的簡H根學—托Q夸曲線料其中理想調(diào)的風道阻力曲譯線慰R澤是一條與風量澤有關的拋物線姿；獵H企0攏為凈風壓專；畢刷標幺值一般為詳：榮0.餡2夸—蝦0.駛4未；在這里簽取妄H0=織0.3原尸進行估算。當惡風量育為王Q庫2芬時，雕R擇曲線可以用函誰數(shù)：險R=0.星3課+其（種1-0.身3艇）殺×Q龍2阻=0.3江+0.7變Q謙2纏………容…兄（糕4荒）則：芬P牌2頃′叼=K駐×洲（替0.3Q啟+0.7從Q企3辮）泉/屋η巴宴阻首………賴…疼（軌5倒）漫其中淘η許為所使用變頻兩器的效率，在障此貸取塘η正=

0.9刑5

李隊，可以得到表催達式：且P湊2垃′悅/P2拐=呆（以0.3a象+認0.7a暗3區(qū)/匠η防（痰1.4a啟-騙0.4虧葵a榮3逗………山…爛（堵6誠）奉將我年廠偽

a=0某.64咸漁的數(shù)據(jù)帶入上淺式得到：藏P中2全′烈/P2往=0.5

筋盞留強煉更…………透…胸材（助7綱）愧P2范0翻′謙=喚（帶1163/蕉2他）庫/0.98孤=

59撤3kW壯（電機效亦率城0.9壁8毛）傍節(jié)電百分羅比死：默鴿輕（居1187緒-593季摘）軌×100播/1187屬密＝積5貢0如％釋作刻………塞…踩桐（澡8救）杯由稼（辨8倘）可知：從理銜論上講，風機效采用變頻器變叮速調(diào)節(jié)以后，歸引風機用電量橋（包括變頻器租電能損耗）將掉會比以前少一衡半。通過表三更中的數(shù)據(jù)進行離內(nèi)插值可以得干出：變頻改造籮后綜合廠用電棚百分比下降袖0.64濃。每年帶來的瞞經(jīng)濟效益：榆1187×槽0.5×軌6200抗×6/謙10000

銜=

22皮08碑起萬度史杏恰……程…曲（奏9弱）牛四、數(shù)據(jù)有效頓性分析：狐瘡（蟲1太）當我廠引風莊機的風耀壓它Hmax=1淘.棍3理或宏1.擇5首時佛，碌⊿瘡P/P1餐=0.20走9卵，流量為：悶鍵撈a先1.3羅=0.6淡8

懸惡；亞a葬1.5西=0.6察0嶺。堤a稿值樓隨稈H古增大而呈現(xiàn)遞酷減趨菠勢噸搞。嫩其各種情況如扶下表：姻Hmax兄H0藍P罵2輩’知。怒/

P寒2嗎?；抛冾l調(diào)速后用驗電古省電百分比鉗廠用電百分數(shù)咱下降效經(jīng)濟效益（萬顯度）漏表憶

繁

趕四奸1.3扎0.2愁0.517爆613給0.484魂0.63三2135封0.3癢0.565撓671黎0.435溫0.57酒1920粱1.4勝0.2征0.449快533索0.551革0.72恨2432蓄0.3狂0.500辦593恩0.500任0.65不2210鐵0.4描0.550律653概0.450壁0.59獻1988巨1.5舅0.3跟0.440爛522媽0.560朱0.73床2472懸0.4制0.491虜583情0.509誠0.66悠2247革圾（暫2肥）附雪增引風機以其平傘均功立率更P搖串＝閑1187急kW寇內(nèi)運行是一種便捉于計算的理想勉模型。在實際橡運行中，其功鐮率大小與鍋爐襪的實時負荷相細關。在經(jīng)過長牢時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)姜計，引風機電傾機功率的有效口上限說為些1440kW熟嬸；有效下限為阻：大1080k嶼W塞。超診過惡6紫9粘％時間的負荷盼分布在駛：鷹1080-設1296k祥W領之間。下表模乞擬了幾種運行吉方式下采用變廈頻調(diào)速控制的淺省電情況。冬表荷

話寸五甩P恢P繳*軟η旦Δ哀P/P熟a魄值縣P派2渡′棄/P2輸P旗2拖′柱省電百分比鳥參考值賭1187搭1163藝0.209凝0.640冰0.499達593純50.0%漁方案一旬937勝918美0.375旅0.477簽0.369乒346缺36.7太1437惡1408注0.042彎0.875蠢0.805擁1156餅方案二鍋987蔬967珠0.342弊0.507擔0.390漁385歪42.3從1387襯1359置0.075鎮(zhèn)0.815俱0.710她984涂方案三怒1037寺1016酸0.309擾0.538娘0.412暑427碼46.0捉1337炕1310頂0.109劑0.764繼0.639算855攻方案四粘1087類1065果0.275樹0.571葬0.438沈476稻48.3卡1287怕1261每0.142儲0.719艷0.584間751芒方案五代1137粉1114掏0.242役0.604踩0.466踢530哄49.7咸1237怎1212際0.175垃0.677炮0.537朵665嶼根據(jù)表五滾中數(shù)據(jù)可以看倍出，第五種方棚式與引風機多尊數(shù)時間的電機敢功率統(tǒng)計類似會，但是考慮到僻有少數(shù)時間鍋罵爐負荷大幅度于調(diào)整，第四種總方式與實際的豆省電結果更靠經(jīng)近。通過表三哪中的數(shù)據(jù)進行盾內(nèi)插值計算，辜我們可以得到鵲引風機的變頻夏調(diào)速控制改造曠將使綜合廠用姜電百分比將會挨下降耗0.63大。每年帶來的欄經(jīng)濟效益：股1187×贏0.483巡×620壁0×6殺/盜克10000常

=

2登13炎0噴萬涌度古小結：授在火電廠萍實際設計過程咬中，由于事先夢很難準確地計徒算出管網(wǎng)的阻蜜力，并且要考鈴慮到長期運行扛過程中可能發(fā)芝生的各種問題踢，所以通常是熔把系統(tǒng)的最大飾風量和風壓富公裕量作為選擇身風機型號的設做計值。但風機金的型號和系列猛是有限的，往詞往在選用不到業(yè)合適的風機型殲號時，只好往座大機號上靠。聰這樣鍋爐送引得風機的風量和渾風壓富裕度航達節(jié)20包%縱～場30旗%拐是比較常見的秧。本文通過對洽我廠引風機的息實際耗電數(shù)據(jù)眨進行數(shù)學統(tǒng)計陜，相關的結論料參數(shù)也是根據(jù)默相應的規(guī)程標刺準計算得出，次并對可能出現(xiàn)屈的不同的參數(shù)蹄組做了歸納、簽計算、列表。知在數(shù)據(jù)的計算攏過程中，所用暗的數(shù)據(jù)模型都輛是理想化的，個與引風機在變詠頻改造后的實脂際運行曲線有相一定出入。因年而本文得到的悲數(shù)據(jù)與改造后鄰的實際數(shù)據(jù)肯敬定有一定誤差喬，誤差的正負母都有可能出現(xiàn)樸。但是引風機諒電機的變速調(diào)膛節(jié)控制改造后寺的效益是很明屯顯的