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热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造分析
http://www.31boiler.com 2016-01-04 16:00:50

  风机是锅炉必不可少的配套设备,在热电厂中得到了大量应用,但是传统的风机在使用过程中,电子损耗十分严重,文章以热电厂锅炉风机为研究目标,探讨热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造的需求、原理和方案。

  随着经济的增长,对能源的需求逐渐增多,在能源使用过程中,损耗的现象日益严重,其中最主要的原因是相关设备、技术落后,导致功率因素低,能源耗损高。本文对热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造进行了分析。

  1热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造需求

  1.1热电厂锅炉风机原理

  热电厂锅炉风机一般采用的都是离心式高压风机,按照用途分为引风机和送风机,其中送风机又分为一次风机和二次风机,一次风机是向锅炉里输送煤粉和空气,二次风机是为了加强锅炉里煤粉的搅动,并补充空气,使煤粉充分燃烧,调节锅炉负荷。而引风机则将废气吸出,保持锅炉内气压平衡,并通过吸出热空气维持锅炉内的温度稳定。当锅炉的负荷需要增高时,控制程序是先调大二次风机的送风量,再加大煤粉输出量;当锅炉的负荷需要降低时,控制程序是先减少煤粉输出量,再调小二次风机的送风量。

  1.2热电厂锅炉风机现状

  通过分析锅炉风机原理可知,随着锅炉负荷的变化,二次风机的调节较为频繁。而如今大部分锅炉风机是全频运行的模式,即无法改变风机的运行功率,是在风机出风口设置挡板,当需要对风量进行调节时,通过调节挡板开合度来实现。这样的运行模式,导致二次风机在进行调节时,很大一部分的风力被挡板消耗,甚至产生的回流风再次抵消掉一部分风力,造成电力的大量浪费。据统计,锅炉风机的耗电量占热电厂总耗电量的45%左右,而挡板调节的方式,使得锅炉高负荷时风机浪费的电力约为25%,锅炉低负荷时风机浪费的电力达到了75%。

  2热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造原理

  2.1高压变频节能技术原理

  所谓高压变频技术,是通过调节电压的输出,控制风机的实际功率,从而进一步控制风机的转速,调节风机风量,在风机中应用高压变频技术,就可以使得出风口的挡板完全打开,利用变频技术从源头调节风机的风量输出。

  风机的电机转速公式为:n=(1-s)n0,n0=60f/p。其中n为实际转速,n0为理论转速,s是转差率,f是电机的运行频率(60是60 s),p是电机极对数。由转速公式可看出,在不考虑转差率s的情况下(s=0~0.05),电机的实际转速n=60f/p,即n与f是成正比例相关的,n的值会随着f的增加而增加,随着f的减少而减少,所以控制功率的输出,来调节f的值,就能够完成对电机转速n的调节。

  2.2高压变频节能技术优点

  高压变频节能技术的应用,能够避免风量因为挡板的损失,提高风机的工作效率,降低电力的消耗。比起挡板调节风量,利用高压变频技术调节,在输送风量时更加精准,能够实现对锅炉负荷的精准控制。而且高压变频技术的应用,在风机启动时,能够对风机进行有效保护。传统的全压启动方式,对发动机和风机都会产生极大的冲击力,容易引发故障,甚至设备损坏。而高压变频技术使发动机缓慢启动,有效地避免了这个问题,极大地降低了设备故障率。

  3热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造方案

  3.1高压变频器选型

  高压变频器的选型需要考虑电压等级和投资成本的问题,如一台1120 kW功率的风机,选择60 kV电压等级的高压变频器显然就是不合理的,既无法对高压变频器进行充分利用,又增大了投资成本,另外在选型时还需要注意谐波污染问题。综合分析热电厂的实际需求,对比市面上的几种高压变频器型号(两电平型、多电平型、单元串联型等),选择单元串联型高压变频器是较为合适的。它采用的是近几年新出现的一种拓扑结构电路,所具有的优点有:功率因素高、抗干扰能力强、谐波污染小、造价低、故障不停机等。

  3.2主系统改造方案

  QF为真空断路器,QS1、QS2为高压隔离刀闸,KM1、KM2、KM3为高压真空接触器。当高压变频器投入使用时,应先将真空断路器QF闭合,再将高压隔离刀闸QS1、QS2闭合,之后将高压真空接触器KM1、KM2闭合,断开高压真空接触器KM3。当高压变频器发生故障时,高压变频器的控制保护系统将会自动断开高压真空接触器KM1、KM2,同时闭合高压真空接触器KM3,使高压电机从变频状态切换到工频状态下运行。而为了保证切换运行状态时安全可靠,需要设计电气互锁功能,即KM1和KM2闭合时,KM3无法闭合;而当KM3闭合时,KM1和KM2不能再闭合。

  3.3高压变频节能技术改造方案注意事项

  1)高压变频器在接线时,一定要注意输入端和输出端的区别,不可接反,以免在风机使用时引发事故。

  2)准确计算转子的临界转速,采取必要的技术保护措施,避免发生扭曲共振现象。

  3)安装完毕后,检查变频器柜体是否做好了相关接地工作。

  4)将预充电电源技术运营与风机启动模式中,避免全压启动对设备形成过大负荷。

  4结束语

  综上所述,为了响应国家“节能减排”的基本国策,对热电厂锅炉风机,进行节能技术改造刻不容缓。节能改造利用的是高压变频技术,其原理是利用输入电压改变电机的转速,从而调节控制电机的输出风量。

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