热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造分析

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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