風(fēng)機(jī)是鍋爐必不可少的配套設(shè)備，在熱電廠中得到了大量應(yīng)用，但是傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中，電子損耗十分嚴(yán)重，文章以熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)為研究目標(biāo)，探討熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)高壓變頻節(jié)能技術(shù)改造的需求、原理和方案。
隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求逐漸增多，在能源使用過(guò)程中，損耗的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，其中最主要的原因是相關(guān)設(shè)備、技術(shù)落后，導(dǎo)致功率因素低，能源耗損高。本文對(duì)熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)重載變頻節(jié)能技術(shù)改造進(jìn)行了分析。
1 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)重載變頻節(jié)能技術(shù)改造需求
1.1 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)原理
熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)一般采用的都是離心式高壓風(fēng)機(jī)，按照用途分為引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)，其中送風(fēng)機(jī)又分為一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)，一次風(fēng)機(jī)是向鍋爐里輸送煤粉和空氣，二次風(fēng)機(jī)是為了加強(qiáng)鍋爐里煤粉的攪動(dòng)，并補(bǔ)充空氣，使煤粉充分燃燒，調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。而引風(fēng)機(jī)則將廢氣吸出，保持鍋爐內(nèi)氣壓平衡，并通過(guò)吸出熱空氣維持鍋爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定。當(dāng)鍋爐的負(fù)荷需要增高時(shí)，控制程序是先調(diào)大二次風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，再加大煤粉輸出量;當(dāng)鍋爐的負(fù)荷需要降低時(shí)，控制程序是先減少煤粉輸出量，再調(diào)小二次風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。
1.2 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀
通過(guò)分析鍋爐風(fēng)機(jī)原理可知，隨著鍋爐負(fù)荷的變化，二次風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)較為頻繁。而如今大部分鍋爐風(fēng)機(jī)是全頻運(yùn)行的模式，即無(wú)法改變風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，是在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口設(shè)置擋板，當(dāng)需要對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)擋板開(kāi)合度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的運(yùn)行模式，導(dǎo)致二次風(fēng)機(jī)在進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，很大一部分的風(fēng)力被擋板消耗，甚至產(chǎn)生的回流風(fēng)再次抵消掉一部分風(fēng)力，造成電力的大量浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鍋爐風(fēng)機(jī)的耗電量占熱電廠總耗電量的45%左右，而擋板調(diào)節(jié)的方式，使得鍋爐高負(fù)荷時(shí)風(fēng)機(jī)浪費(fèi)的電力約為25%，鍋爐低負(fù)荷時(shí)風(fēng)機(jī)浪費(fèi)的電力達(dá)到了75%。
2 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)重載變頻節(jié)能技術(shù)改造原理
2.1 重載變頻節(jié)能技術(shù)原理
所謂重載變頻技術(shù)，是通過(guò)調(diào)節(jié)電壓的輸出，控制風(fēng)機(jī)的實(shí)際功率，從而進(jìn)一步控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，在風(fēng)機(jī)中應(yīng)用重載變頻技術(shù)，就可以使得出風(fēng)口的擋板完全打開(kāi)，利用變頻技術(shù)從源頭調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量輸出。
風(fēng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=(1-s)n0，n0=60f/p。其中n為實(shí)際轉(zhuǎn)速，n0為理論轉(zhuǎn)速，s是轉(zhuǎn)差率，f是電機(jī)的運(yùn)行頻率(60是60 s)，p是電機(jī)極對(duì)數(shù)。由轉(zhuǎn)速公式可看出，在不考慮轉(zhuǎn)差率s的情況下(s=0～0.05)，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=60f/p，即n與f是成正比例相關(guān)的，n的值會(huì)隨著f的增加而增加，隨著f的減少而減少，所以控制功率的輸出，來(lái)調(diào)節(jié)f的值，就能夠完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速n的調(diào)節(jié)。
2.2 重載變頻節(jié)能技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
重載變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，能夠避免風(fēng)量因?yàn)閾醢宓膿p失，提高風(fēng)機(jī)的工作效率，降低電力的消耗。比起擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，利用重載變頻技術(shù)調(diào)節(jié)，在輸送風(fēng)量時(shí)更加精準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鍋爐負(fù)荷的精準(zhǔn)控制。而且重載變頻技術(shù)的應(yīng)用，在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)。傳統(tǒng)的全壓?jiǎn)?dòng)方式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)都會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力，容易引發(fā)故障，甚至設(shè)備損壞。而重載變頻技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢啟動(dòng)，有效地避免了這個(gè)問(wèn)題，極大地降低了設(shè)備故障率。
3 熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)重載變頻節(jié)能技術(shù)改造方案
3.1 重載變頻器選型
重載變頻器的選型需要考慮電壓等級(jí)和投資成本的問(wèn)題，如一臺(tái)1120 kW功率的風(fēng)機(jī)，選擇60 kV電壓等級(jí)的重載變頻器顯然就是不合理的，既無(wú)法對(duì)重載變頻器進(jìn)行充分利用，又增大了投資成本，另外在選型時(shí)還需要注意諧波污染問(wèn)題。綜合分析熱電廠的實(shí)際需求，對(duì)比市面上的幾種重載變頻器型號(hào)(兩電平型、多電平型、單元串聯(lián)型等)，選擇單元串聯(lián)型重載變頻器是較為合適的。它采用的是近幾年新出現(xiàn)的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路，所具有的優(yōu)點(diǎn)有：功率因素高、抗干擾能力強(qiáng)、諧波污染小、造價(jià)低、故障不停機(jī)等。
3.2 主系統(tǒng)改造方案
QF為真空斷路器，QS1、QS2為高壓隔離刀閘，KM1、KM2、KM3為高壓真空接觸器。當(dāng)重載變頻器投入使用時(shí)，應(yīng)先將真空斷路器QF閉合，再將高壓隔離刀閘QS1、QS2閉合，之后將高壓真空接觸器KM1、KM2閉合，斷開(kāi)高壓真空接觸器KM3。當(dāng)重載變頻器發(fā)生故障時(shí)，重載變頻器的控制保護(hù)系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)高壓真空接觸器KM1、KM2，同時(shí)閉合高壓真空接觸器KM3，使高壓電機(jī)從變頻狀態(tài)切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行。而為了保證切換運(yùn)行狀態(tài)時(shí)安全可靠，需要設(shè)計(jì)電氣互鎖功能，即KM1和KM2閉合時(shí)，KM3無(wú)法閉合;而當(dāng)KM3閉合時(shí)，KM1和KM2不能再閉合。
3.3重載變頻節(jié)能技術(shù)改造方案注意事項(xiàng)
1)重載變頻器在接線時(shí)，一定要注意輸入端和輸出端的區(qū)別，不可接反，以免在風(fēng)機(jī)使用時(shí)引發(fā)事故。
2)準(zhǔn)確計(jì)算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，采取必要的技術(shù)保護(hù)措施，避免發(fā)生扭曲共振現(xiàn)象。
3)安裝完畢后，檢查變頻器柜體是否做好了相關(guān)接地工作。
4)將預(yù)充電電源技術(shù)運(yùn)營(yíng)與風(fēng)機(jī)啟動(dòng)模式中，避免全壓?jiǎn)?dòng)對(duì)設(shè)備形成過(guò)大負(fù)荷。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，為了響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”的基本國(guó)策，對(duì)熱電廠鍋爐風(fēng)機(jī)，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造刻不容緩。節(jié)能改造利用的是重載變頻技術(shù)，其原理是利用輸入電壓改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)控制電機(jī)的輸出風(fēng)量。
