圣諾變頻器在火力發(fā)電廠鍋爐風(fēng)機(jī)應(yīng)用

一、行業(yè)概訴
　　目前，在我國電源結(jié)構(gòu)中，火電裝機(jī)容量占74%，發(fā)電量占80%；水電裝機(jī)容量占25%，發(fā)電量占19%；核電僅占1%左右。而火電廠的各類輔機(jī)設(shè)備中，風(fēng)機(jī)，水泵類設(shè)備占了絕大部分，蘊(yùn)藏著巨大的節(jié)能潛力。

二、風(fēng)機(jī)的選擇和應(yīng)用
　　風(fēng)機(jī)是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備之一，我國電站已經(jīng)普遍采用了離心風(fēng)機(jī)。以75（T/H）循環(huán)流化床爐為例，通常每臺鍋爐配備一臺400kW引風(fēng)機(jī)，一臺315kW一次風(fēng)機(jī)，一臺250kW二次風(fēng)機(jī)。由于鍋爐在正常運(yùn)行中的燃燒構(gòu)成、熱負(fù)載、電負(fù)荷以及季節(jié)等因數(shù)變化較大，因此，鍋爐燃燒所需要的氧氣在不同的情況下也相應(yīng)有較大的變化。然而，鍋爐配置的風(fēng)機(jī)是按鍋爐最大負(fù)荷情況下所需的最大風(fēng)量設(shè)計(jì)的，并考慮到鍋爐在事故狀態(tài)下的風(fēng)壓、風(fēng)量裕度，即相應(yīng)的保險(xiǎn)系數(shù)。根據(jù)我國現(xiàn)行的火電設(shè)計(jì)規(guī)程SDJ—79規(guī)定，燃煤鍋爐的送、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕度分別為5%和5～10%，風(fēng)壓裕度分別是10%和10～15%，而實(shí)際設(shè)計(jì)中，風(fēng)量和風(fēng)壓的裕度達(dá)20～30%是比較常見的。所以，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率的配置一般都比較大。

三、鍋爐風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制方法
1、風(fēng)門控制
　　鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕度通常都比較大，如果采用風(fēng)門控制，風(fēng)門擋風(fēng)板的平均開度一般在50%左右，大量能源浪費(fèi)在克服擋風(fēng)板阻力上，風(fēng)機(jī)效率下降。同時還會帶來管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，難以精確控制，以及電機(jī)啟動電流過大造成的對電機(jī)的損耗和電網(wǎng)沖擊等其他問題。
2、液力耦合器控制
　　液力偶合器是一種耗能型的機(jī)械調(diào)速裝置，調(diào)速越深（轉(zhuǎn)速越低）損耗越大，特別是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于輸入功率不變，功率損耗將隨轉(zhuǎn)速損失成比例增大。對于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速平方率變化，則輸入功率則按轉(zhuǎn)速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉(zhuǎn)速的立方率減小，調(diào)速效率仍然很低。液力耦合器的平均調(diào)速效率在50%左右。
3、變頻調(diào)速
　　變頻調(diào)速是靠調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量。按流體機(jī)械定律，風(fēng)機(jī)軸功率P與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系如下所示

在風(fēng)機(jī)風(fēng)量由100%下降到50%時，變頻調(diào)節(jié)與風(fēng)門調(diào)節(jié)相比，風(fēng)機(jī)的效率平均高出30%以上。
　　不同調(diào)節(jié)方式下，變頻驅(qū)動控制在節(jié)能和提高效率方面具有明顯的優(yōu)勢。

四、變頻調(diào)速方案選擇
　　根據(jù)電機(jī)電壓及變頻器輸入電壓等級的不同，電動機(jī)變頻調(diào)速有四種方案：高—高，高—低—高，高—低，低—低。

在保證系統(tǒng)高效，可靠運(yùn)行的前提下，為達(dá)到系統(tǒng)搭建的合理性和運(yùn)行過程的經(jīng)濟(jì)性，STD結(jié)合自身工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，以及STD變頻器的特性，按如下原則選用變頻驅(qū)動方案：

五、投資成本與回報(bào)比較
　　以75噸流化循環(huán)爐為例，一般電廠采用6kV交流電源，按照引風(fēng)機(jī)400kW，一次風(fēng)機(jī)315kW，二次風(fēng)機(jī)250kW各一臺，計(jì)算主要設(shè)備投資成本并比較。另外，在通常設(shè)計(jì)中風(fēng)門依然保留，以下成本分析旨在比較各方案的差異性，電纜等成本不列入比較之中。
1、風(fēng)門+高壓電動機(jī)控制

特點(diǎn)：投資成本低，系統(tǒng)簡單。但啟動電流大，不節(jié)能，控制精度低，難維護(hù)，自動化程度不高。
2、液力耦合器+高壓電動機(jī)

特點(diǎn)：電流小，減少電網(wǎng)沖擊，調(diào)速穩(wěn)定，節(jié)能。但投資成本高，設(shè)備維護(hù)成本高，自動化程度低，節(jié)能效果不明顯。
3、低壓變頻器+低壓電機(jī)

特點(diǎn)：平均節(jié)能30%以上。電機(jī)軟啟動，對電網(wǎng)無沖擊，可靠性高，免維護(hù)，調(diào)速特性優(yōu)良，機(jī)械振動小和磨損較少，保護(hù)功能完善，自動化程度高，容易實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制和計(jì)算機(jī)通訊。

六、結(jié)束語
　　按照年平均運(yùn)行5000小時，每度電0.4元計(jì)算，采用低壓變頻解決方案，每年因節(jié)能帶來的成本節(jié)約為：
（400+315+250）kW×5000h×30%×0.4=579000元（RMB）
　　因此，從電廠工藝狀況和投資回報(bào)率角度考慮，低壓變頻方案是最經(jīng)濟(jì)可靠的。
　　除了顯著節(jié)省能源以外，采用變頻控制還具有其他諸多優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)軟啟動，齊全的保護(hù)功能，調(diào)速特性優(yōu)良，精度高，自動化程度高，便于監(jiān)測和通訊，維護(hù)方便等。
　　近年來，STD低壓變頻解決方案已在國內(nèi)多家電廠的鍋爐風(fēng)機(jī)驅(qū)動中取得了廣泛應(yīng)用。從應(yīng)用效果看，無論在系統(tǒng)搭建，設(shè)備運(yùn)行的可靠性，還是成本及環(huán)保績效評估方面，均取得了令用戶滿意的效果。