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1概述
某热电厂锅炉为280t /h燃煤锅炉，型号为HG-280/9.8-YM-11。其引风机为成都电力机械厂生产Y4-60-11No22.5D型离心风机，配套电机型号为Y450-6（6kV 630KW）。该引风机风量调节是采用传统风门挡板来控制调节，存相应挡板节流损失。锅炉基本处于满负荷运行状态，但引风机设计余量较大，加上要兼顾风门调节性能，选用了较大风机及电机，运行上十分不经济。 2003年6月，该热电厂对锅炉引风机进行了变频调速改造，选用了国产6kV变频器，改变风机转速来实现风量调节功能，避免了不必要节流损耗。改造后节能效果十分显著，节电率超过40%，达到预期节能改造目。 2 调速节能原理 传统风机调节控制是靠风门挡板开度来实现，这就不可避免带来了挡板节流损失。风机厂家提供资料，Y4-60-11No22.5D型离心风机性能参数如表1所示。由此可作出风机性能曲线如图1中AB所示。  改造之前，对引风机进行了效率测试，数据如表2所示。值注意是，表1给出风机全压是风机进出口全压，而表2中实测全压是包括了风门内风道进出口全压，两者是不同。确定风机工作点时，选择风机流量做为依据。以锅炉#1引风机为例，按其引风量可确定工作点为图1中C点。  从图1性能曲线可算出，C点对应风机全压约有5600Pa，但风道上实测全压1779Pa，风压损失了约3821Pa。这部分损失大多是由风门挡板节流造成。风机风门开度45%，风压损失很大，造成风机设备效率33.7%。由此可见，采用传统风机调节控制方法，会带来较大节流损失，特别是风机挡板开度比较小情况下，造成大量能源浪费。  调速节能技术就是改变原来以固定风机转速、挡板调节作法，将风机风门固定为全开、调节风机转速来调节风机流量。风机近似理论，当风机转速改变后，风机性能参数可按下列公式计算： Q’/Q = n’/n P’/P = (n’/n)2 (ρ’/ρ) 其中： Q：风机流量 P：风机全压 n：转速 ρ：介质密度 例如，当风机转速由980r/min降为700r/min时，风机性能曲线就由原来AB下移至A’B’（图1）。同样是54.68 m3/s引风量，风机全压仅约为2100Pa。这时风机风门全开，节流损耗很少，其风机全压完全可以满足原运行工况需要。 这时风机全压大大降低，所需风机轴功率也相应降低。图1中阴影部分就是原先浪费风机风门节流上功率。风机调速，这部分功率就可以节省了下来。风机设备效率到相应提高。 3 高压变频技术原理 变频调速技术是风机调速方法之一，同其他风机调速方式相比，它具有高效率、高精度等优点。 变频调速技术核心部件是变频器。通常三相交流电频率是固定，而变频器可以输出不同频率三相交流电。电源频率发生变化，所驱动异步电动机转速也会相应变化。 热电厂改造中选用了两台国产6kV变频器，型号为HARSVERT-A06/050（容量500kVA）。该变频器采用单元串联多电平技术，直接输出6kV正弦波电压，属于高-高电压源型变频器。 该变频器核心部分是功率单元模块，其原理图如图2所示。  变频器主结线图如图3所示，6kV电源经移相变压器后，输出21组不同相位低压三相电源，每组三相电源各驱动一块功率单元模块。每块功率单元模块中，三相电源经整流、逆变，到单相电源。21块功率单元模块分成三组，每组7块进行输出串联，到三相电源。各个功率单元模块采用移相PWM（脉宽调制波）技术，每相功率单元模块输出相互叠加，形成非常完美正弦波。 单元串联多电平技术具有以下优点： （1）变频器输出是由多级功率单元模块输出移相PWM叠加而成，输出波形十分接近正弦波，谐波很少，变频后电机附加损耗小，该类型变频器可应用普通三相异步电动机上。 （2）功率单元模块输入电源是不同角度移相，削弱了变频器输入电源谐波，另也提高了变频器功率因数和效率。变频器额定功率下功率因数可达0.95，效率达96%以上。 （3）变频器输出采用多级功率单元模块串联叠加输出，各单元模块分担电压较低，可采用低压电器元件，可靠性高。 （4）各功率单元模块带有旁路功能（见图2中电子开关K），任何一级单元模块故障，模块上K闭合，单元模块故障自动旁路切除，分散了故障停机风险。 单元串联多电平技术缺点是： （1）需要输入变压器，从严格意义上说真正高-高电压源型变频器。输入变压器造成变频器体积较大，同时也带来新故障点。 （2）需要功率元器件数目较多，控制回路较复杂，成本较高。  4 效益估算 从能量损耗过程来看，主要有变频器损耗、电动机损耗、风机损耗、管路损耗等。变频器额定工况下效率为96%，一般工况下效率略低些，现取效率为92%；高压电动机效率为95%；风机效率取A、B两种工况效率平均值75%；管路损耗较为复杂，现取效率为90%。整体效率约为：92%×95%×75%×90% = 59%。以锅炉#1引风机为例，风机有效功率为97.28kW，估计改造后电动机功率为97.28 / 59% = 165kW，估计可节电：(288.8 – 165) / 288.8 = 43%。 5 变频改造情况及出现问题 2003年6月，该热电厂对锅炉引风机实施了变频调速改造，并于6月底正式投入运行。变频器一直保持稳定运行，各项经济指标均满足设计要求。 运行期间曾出现过一次单元模块超温报警，故障单元模块自动旁路成功，变频器继续保持运行。事后分析，认定为测温元件受干扰误报警所致。利用锅炉小修机会，厂家对变频器控制程序进行升级，增加抗干扰功能，消误报警误障。 变频器启动转矩较低（2倍额定转矩），启动时要特别注意避免出现单元模块过流故障。锅炉单引风机运行特殊工况下，停运引风机会因风门不严密而处于倒转状态。这时直接启动变频器，就会出现因过流而不法启动风机现象。解决方法是，启动前先将风机进行制动，待风机停转后再启动变频器。 6 效益分析 引风机变频改造之后，对引风机效率再次进行测试，数据如表3所示。  对比改造前后数据可知，风机设备效率明显提高。#1引风机电功率由288.8kW降低至162.0kW，#2引风机由273.4kW降低至167.1kW，共节省电功率233.1kW，节电率达41.5%。与改造前效益估算基本相符。从运行实绩来看，2003年第三季度锅炉引风电耗比去年同期减少了57万kW h，节能效果十分显著。 第1页/共1页
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