火电厂引风机变频节能改造技术分享

王文宗　蒋建宝
（江苏国信如东生物质发电有限公司，江苏 南通 226400）

摘　要：对火电厂进行节能降耗设计，是实现火电行业持续发展的重要措施，需要在现有基础上，选择有效技术对生产系统进行优化，在不影响正常运行的前提下，降低运行能耗。引风机为火电厂生产系统内重要组成部分，为降低其运行能耗，可以选择用变频技术进行节能改造，需要结合风机运行原理，确定改造要点，控制好每个技术细节，在控制能耗的同时，降低风机运行故障率。文章对火电厂引风机变频节能改造技术进行了简要分析。

关键词：火电厂；引风机；变频节能

对火电厂引风机进行变频节能改造，主要原理就是改变电机供电电源频率，通过变频系统将电网内交流电整流成直流电，然后利用逆变器逆变成频率可调交流电，然后将其提供给交流电动机，对电机转速进行调节。在实际应用中，具有响应快、效率高、过载性能强以及降低损耗等优点，并且能够根据实际生产需求来选择合适的变频器。利用变频技术对引风机进行节能改造，可以实现变频调速，取得良好的节能效果。

火电厂生产系统中一般选择的是鼠笼型感应电动机驱动的风机，运行时由恒频高压拖动，电机保持定速旋转状态，利用挡板调节方式来调节风机风量。其中，挡板为一个圆板状盖子，与风道轴方向成垂直安装，通过开度的调节来改变风量大小。入口挡板控制范围要大于出口挡板控制范围，如果降低入口挡板控制范围，则轴功率会与风量成比例降低。虽然此种调节方式，可以满足实际生产风机运行调速要求，但是从经济角度来看，会造成大量电能损耗，生产成本提高。利用变频技术进行改造，即在保证调速功能正常的前提下，降低生产运行损耗，且可以降低对设备的磨损。如图1所示，当所需风量从Q1降低到Q2时，选择调节风门的方法，会造成管网阻力增大，管网特性曲线增大，系统运行从工况点A变成工况点B，轴功率P2与面积H2×Q2成正比。选择调速方法，风机转速由n1降低为n2，管网特性不变而风机特性曲线下移，运行工况点由A点转变为C点，所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比，则此种方法节约的轴功率与H2HBCB面积成正比[1]。

图1　风机运行曲线与管网特性曲线图

风机主要作用是传送气体，将电动机轴功率转变为流体，其中风机输出轴功率：P=QH/ηp，其中Q表示风量，H表示风压，ηp表示风机轴效率。由公式可知，风机风量与转速为正比关系，而风压与转速平方成正比，可以确定风机轴功率与转速立方为正比关系。基于此如果生产需要80%额定风量，可以对风机转速进行调节，达到额定转速80%即可，降低了风机运行功率。

对引风机进行变频调速，本质上就是利用电力电子技术，对频率进行调整，可以根据实际需求调整驱动发电机速度，进而能够调整风扇转速。变频调速技术已经被广泛的应用到异步电机中，且具有高电压、大容量变频技术发展趋势，与其他交换驱动器的三相异步电动机调速系统以及直流驱动系统等方法相比，变频调速节能技术具有更明显的优势[2]。

第一，速度快且稳定性高。逆变器自身具有比较高的转换效率，结合三相异步电动机的滑差与变急速运行，变速平滑度高。

第二，电流控制。主要是指对电机启动电流的控制，如果通过工频来启动时，将会产生多倍额定电流，进而会缩短电机寿命。而变频调速方法，能够零速零电压启动，频率与电压间可以确立稳定的关系，这样变频器就可以按照V/F以及矢量控制方式来带动负载作业。对引风机进行变频调速技术改造，可以降低启动电流，并提高绕组承受能力，提高设备运行稳定性，降低后期维护难度。

第三，自动控制。实现了对燃烧过程的自动控制，即利用变频技术，可以提高点对点硬线连接效果，并通过高速通信连接变频器系统提高设备运行可靠性，降低设备维护难度，提高生产成本。

第四，可靠保护。变频改造后，设置的变频器本身具有欠电压、过电压、过温、断相、接地与短路保护，且还具有电动机过温保护，这样可以最大程度上来降低运行故障的影响，且可以在故障发生时确定原因，缩短故障处理所需时间[3]。通过对引风机的变频改造，为设备运行提供了可靠保护，有效降低电机被烧坏的可能性。

3.1　技术要点

（1）变频器

第一，很多情况下为降低变频器出线侧输出电压高次谐波，在进行改造时选择在变频器输出端并联的电力电容器，但是实际上很容易造成输出端被电流冲击，而影响运行可靠性。针对此可以选择串联电抗器，即在变频器输出端串联一个电感，同样可以达到降低谐波的效果。第二，尽量不要在变频器输出端设置电磁开关来控制电机启停，一般除了设置一台具有多台电机拖动系统的变频器外，应由变频器来控制电机运行，或者根据需要利用键盘面板进行操作。第三，选择应用额定电压进行设计，如果选择其余电压，需要利用变压器将电压上升或降低到额定电压值。

（2）负荷匹配

为保证风机可以在不同负荷条件下获得最佳节能效果，在进行变频调速设计时，就需要合理选择设备型号，保证其容量与实际负荷相匹配。包括风机与所配电机的匹配，一般应将裕量控制在10%以内。

（3）抗电磁干扰

电磁干扰会影响电机运行效率，为达到良好的变频调速设计效果，还要重视抗电磁干扰处理，例如选择硬件与软件相结合的抗干扰方法，以及根据实际生产需求选择屏蔽、隔离、滤波、接地等技术[4]。

3.2　实例分析

以某发电厂为例，设置有600MW机组引风机系统，额定功率为2850kW，额定电压为10kV，额定功率为50Hz，转速为580r/min。风门为挡板调节，据统计引风机电能损耗量为全厂电量18%。对其进行变频调速节能设计，选择设置PH-10-6-2750型高压变频器。发电机组年计划发电量为33.56亿kW·h，平均负荷率为70%，这样对机组运行损耗进行计算：挡板调速电耗335600×0.891%=2990.2万kW·h，高压变频器335600×0.452%=1516.9万kW·h。则变频设计后运行损耗电能差：2990.2-1516.9=1473.3万kW·h，按照上网电价0.4元/kW·h计算，节约电能经济效益为：1473.3×0.4=589.32万元

为提高电厂生产综合效益，降低运行电力损耗，需要在现有基础上，积极应用各项新型技术，对生产系统进行优化，在保证运行稳定性与可靠性的前提下，控制损耗量。其中对引风机进行变频调速节能设计，现在已经被广泛的应用到电厂建设中，需要明确变频调速原理，确定设计技术要点，保证设计效果满足实际生产需求，提高电厂生产经济效益。

参考文献

[1]周培建.火电厂引风机变频节能改造的研究[D].青岛理工大学，2014.

[2]相玲.变频调速技术在风机、水泵节能改造中的应用[D].华北电力大学，2012.

[3]何军飞.某火电厂引风机变频改造节能分析[J].科技信息，2012，No. 41624：386+388.

[4]杨清，李连阁.风机变频改造节能技术在火电厂的应用研究[J].科技风，2016，No.28503：107-108.

王文宗　蒋建宝
（江苏国信如东生物质发电有限公司，江苏 南通 226400）(www.xing528.com)

摘　要：对火电厂进行节能降耗设计，是实现火电行业持续发展的重要措施，需要在现有基础上，选择有效技术对生产系统进行优化，在不影响正常运行的前提下，降低运行能耗。引风机为火电厂生产系统内重要组成部分，为降低其运行能耗，可以选择用变频技术进行节能改造，需要结合风机运行原理，确定改造要点，控制好每个技术细节，在控制能耗的同时，降低风机运行故障率。文章对火电厂引风机变频节能改造技术进行了简要分析。

关键词：火电厂；引风机；变频节能

对火电厂引风机进行变频节能改造，主要原理就是改变电机供电电源频率，通过变频系统将电网内交流电整流成直流电，然后利用逆变器逆变成频率可调交流电，然后将其提供给交流电动机，对电机转速进行调节。在实际应用中，具有响应快、效率高、过载性能强以及降低损耗等优点，并且能够根据实际生产需求来选择合适的变频器。利用变频技术对引风机进行节能改造，可以实现变频调速，取得良好的节能效果。

火电厂生产系统中一般选择的是鼠笼型感应电动机驱动的风机，运行时由恒频高压拖动，电机保持定速旋转状态，利用挡板调节方式来调节风机风量。其中，挡板为一个圆板状盖子，与风道轴方向成垂直安装，通过开度的调节来改变风量大小。入口挡板控制范围要大于出口挡板控制范围，如果降低入口挡板控制范围，则轴功率会与风量成比例降低。虽然此种调节方式，可以满足实际生产风机运行调速要求，但是从经济角度来看，会造成大量电能损耗，生产成本提高。利用变频技术进行改造，即在保证调速功能正常的前提下，降低生产运行损耗，且可以降低对设备的磨损。如图1所示，当所需风量从Q1降低到Q2时，选择调节风门的方法，会造成管网阻力增大，管网特性曲线增大，系统运行从工况点A变成工况点B，轴功率P2与面积H2×Q2成正比。选择调速方法，风机转速由n1降低为n2，管网特性不变而风机特性曲线下移，运行工况点由A点转变为C点，所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比，则此种方法节约的轴功率与H2HBCB面积成正比[1]。

图1　风机运行曲线与管网特性曲线图

风机主要作用是传送气体，将电动机轴功率转变为流体，其中风机输出轴功率：P=QH/ηp，其中Q表示风量，H表示风压，ηp表示风机轴效率。由公式可知，风机风量与转速为正比关系，而风压与转速平方成正比，可以确定风机轴功率与转速立方为正比关系。基于此如果生产需要80%额定风量，可以对风机转速进行调节，达到额定转速80%即可，降低了风机运行功率。

对引风机进行变频调速，本质上就是利用电力电子技术，对频率进行调整，可以根据实际需求调整驱动发电机速度，进而能够调整风扇转速。变频调速技术已经被广泛的应用到异步电机中，且具有高电压、大容量变频技术发展趋势，与其他交换驱动器的三相异步电动机调速系统以及直流驱动系统等方法相比，变频调速节能技术具有更明显的优势[2]。

第一，速度快且稳定性高。逆变器自身具有比较高的转换效率，结合三相异步电动机的滑差与变急速运行，变速平滑度高。

第二，电流控制。主要是指对电机启动电流的控制，如果通过工频来启动时，将会产生多倍额定电流，进而会缩短电机寿命。而变频调速方法，能够零速零电压启动，频率与电压间可以确立稳定的关系，这样变频器就可以按照V/F以及矢量控制方式来带动负载作业。对引风机进行变频调速技术改造，可以降低启动电流，并提高绕组承受能力，提高设备运行稳定性，降低后期维护难度。

第三，自动控制。实现了对燃烧过程的自动控制，即利用变频技术，可以提高点对点硬线连接效果，并通过高速通信连接变频器系统提高设备运行可靠性，降低设备维护难度，提高生产成本。

第四，可靠保护。变频改造后，设置的变频器本身具有欠电压、过电压、过温、断相、接地与短路保护，且还具有电动机过温保护，这样可以最大程度上来降低运行故障的影响，且可以在故障发生时确定原因，缩短故障处理所需时间[3]。通过对引风机的变频改造，为设备运行提供了可靠保护，有效降低电机被烧坏的可能性。

3.1　技术要点

（1）变频器

第一，很多情况下为降低变频器出线侧输出电压高次谐波，在进行改造时选择在变频器输出端并联的电力电容器，但是实际上很容易造成输出端被电流冲击，而影响运行可靠性。针对此可以选择串联电抗器，即在变频器输出端串联一个电感，同样可以达到降低谐波的效果。第二，尽量不要在变频器输出端设置电磁开关来控制电机启停，一般除了设置一台具有多台电机拖动系统的变频器外，应由变频器来控制电机运行，或者根据需要利用键盘面板进行操作。第三，选择应用额定电压进行设计，如果选择其余电压，需要利用变压器将电压上升或降低到额定电压值。

（2）负荷匹配

为保证风机可以在不同负荷条件下获得最佳节能效果，在进行变频调速设计时，就需要合理选择设备型号，保证其容量与实际负荷相匹配。包括风机与所配电机的匹配，一般应将裕量控制在10%以内。

（3）抗电磁干扰

电磁干扰会影响电机运行效率，为达到良好的变频调速设计效果，还要重视抗电磁干扰处理，例如选择硬件与软件相结合的抗干扰方法，以及根据实际生产需求选择屏蔽、隔离、滤波、接地等技术[4]。

3.2　实例分析

以某发电厂为例，设置有600MW机组引风机系统，额定功率为2850kW，额定电压为10kV，额定功率为50Hz，转速为580r/min。风门为挡板调节，据统计引风机电能损耗量为全厂电量18%。对其进行变频调速节能设计，选择设置PH-10-6-2750型高压变频器。发电机组年计划发电量为33.56亿kW·h，平均负荷率为70%，这样对机组运行损耗进行计算：挡板调速电耗335600×0.891%=2990.2万kW·h，高压变频器335600×0.452%=1516.9万kW·h。则变频设计后运行损耗电能差：2990.2-1516.9=1473.3万kW·h，按照上网电价0.4元/kW·h计算，节约电能经济效益为：1473.3×0.4=589.32万元

为提高电厂生产综合效益，降低运行电力损耗，需要在现有基础上，积极应用各项新型技术，对生产系统进行优化，在保证运行稳定性与可靠性的前提下，控制损耗量。其中对引风机进行变频调速节能设计，现在已经被广泛的应用到电厂建设中，需要明确变频调速原理，确定设计技术要点，保证设计效果满足实际生产需求，提高电厂生产经济效益。

参考文献

[1]周培建.火电厂引风机变频节能改造的研究[D].青岛理工大学，2014.

[2]相玲.变频调速技术在风机、水泵节能改造中的应用[D].华北电力大学，2012.

[3]何军飞.某火电厂引风机变频改造节能分析[J].科技信息，2012，No. 41624：386+388.

[4]杨清，李连阁.风机变频改造节能技术在火电厂的应用研究[J].科技风，2016，No.28503：107-108.