引风机变频运行分析研究

发表时间：2019-06-13T09:30:35.757Z 来源：《电力设备》2019年第2期作者：段士田[导读] 摘要：随着电力行业改革，节能减排、降低发电成本成为火力发电企业迫切追求的目标。（安徽华电芜湖发电有限公司安徽芜湖 241080）摘要：随着电力行业改革，节能减排、降低发电成本成为火力发电企业迫切追求的目标。在火电厂各类辅助设备中，引（吸）风机耗电量在厂用电中占了很大一部分，约占机组发电量的1%左右。对引风机电机进行节能改造，降低其运行能耗，具有很大的现实意义。本文对引风机电机变频节能改造技术进行分析，采用大功率变频器，改变电机频率，从而调节风机转速，达到节能的目的。

关键词：引风机；变频调速；大功率变频器

0引言

根据我国当前电网结构，火电机组所带负荷受电网调控，多数机组无法满负荷运行。传统模式下引风机通过改变挡板的开度来调整风速和风量，控制炉膛负压。挡板运行时间长，故障率高，调节滞后，存在较大的截流损耗，尤其在负载较轻时能耗更为严重。且电机在启动过程中，启动电流可达到额定电流的6-8倍，对电网冲击较大，同时冲击力矩对电机定转子和风机叶轮均有损伤[1]。对引风机进行变频节能改造，主要原理是采用大功率变频器，将工频的厂用电变为可调的频率输送给电机，通过改变引风机转速调节引风量，挡板拆除或风门开至100%，大幅度减少截流损耗，降低引风机电耗及厂用电率，实现节能减排[2]。

1 引风机运行现状

火电机组在设计引风机系统时，考虑安全因素，电机出力一般在其额定状态运行时有5%-10%的裕量。而在实际运行过程中，火电厂机组长期无法达到额定运行状态，使引风机系统中调节风量的调节挡板开度长期处在50%-70%的开度，造成了引风机系统节流损失大，耗能严重，经济性差。

以某电厂为例，八台机组4×335MW、2×635MW、2×1000MW，综合厂用电率在6%-7%，335MW和635MW机组仅进行引增合一改造，未对引风机进行变频改造，其中335MW机组引风机耗电率约在1.2%左右；635MW机组引风机耗电率约在1.3%左右，占据相当大的一部分厂用电。以单台机组（额定功率635MW）为例，该机组引风机电机为通用电气电机，有功功率6800KW，额定电流763.4A，2016年11月份引风机耗电率为1.28%，占综合厂用电率的18.9%，属于高耗能设备，严重影响了机组的经济指标。对单台引风机电机11月份运行状态进行数据进行统计如下图：

表1-1 单台引风机电机运行过程中电流值

因机组正常状态下两台引风机同时开启，且风量、风压一致，由上表可以看出机组长时间无法满负荷运行，引风机电机长期低效率运行。通过调节引风机入口挡板开度对风量进行调节，风机挡板开度不为100%时，风机需要消耗一部分能量在克服挡板的截流阻力上。因此，需要对引风机采用其他的调节方式，以改变引风机系统效率低下，电能损耗大的缺点。

2 引风机电机调速原理

经查阅资料，风机轴功率与转速的三次方成正比关系，其负载转矩与转速的二次方成正比，引风机的出口流量与转速成正比。电动机匀速运行时，利用挡板调节风机风量。图2-1所示为风机的运行特性。

图2-1 风机的运行特性

由上图可以看出，相同风量下风机的能耗出口挡板控制＞入口挡板控制＞滑差离合器、液压变速器调速＞变频调速。与挡板控制相比，转速控制节能效果显著。可以通过调节转速来达到减少引风机电能损耗的目标。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，与变极调速、滑差调速、液力耦合器调速等方法相比，变频调速节能技术具有更明显的优势[3]。图2-1中的理想曲线表示理想状态下变频装置进行调速时所需的功率。实际中不同调速器效率不同。由图可知变频调速由于效率高，更接近理想曲线。变频器由主电路和控制电路两部分组成，如图2-2。

图2-2 变频调速系统组成机构