变频调节技术在火电厂引风机系统中应用的效益分析

柯坤明

（广东粤电湛江生物质发电有限公司，广东 湛江524000）

0 引言

能源是我国国民经济的基础，节约能源是我国的基本国策，也是企业落实科学发展观、提高自身经济发展质量和效益、增强核心竞争力的根本要求。虽然我国大力推进节能技术，加强节能管理取得了显著的成绩，但与世界先进水平相比仍有相当大的差距。

以前我们的工业风机在运行中普遍存在系统运行效率低的问题，多数风机都是靠节流或分流等手段来调节，人为地增加管道阻力以减少流量，造成阻力损失相应增加，能量白白地损失在节流、分流过程中。但现在随着交流变频技术的发展，相关产品日趋成熟可靠，价格不断降低，这种通过电机调速实现节能的方式也正逐渐被推广应用。

茂名热电厂风机变频改造就是一个成功的例子。茂名热电厂#6机组的引风机进行变频改造后，经测算，最高节能66.8%。本文将以茂名热电厂#6机组引风机系统的运行为例，讨论变频调节技术应用在引风机系统中所产生的经济效益。

1 变频调速节能原理

根据流体力学原理，电机功率P与流量Q、扬程H和转速n存在如下关系：

从以上公式可知：风量Q和电机的转速n成正比，功率P与转速n的立方成正比。

又从图1风机运行曲线图可知，采用变频调速控制方式（灰色曲线）明显比采用通常的调节风机挡板（黑色曲线）更加节能。从理论上分析，所节约的轴功率Delt（P）与（H2－HB）×Q2的面积成正比。

图1 风机运行曲线图

2 茂名热电厂#6机组变频改造节能分析

#6机组配2台引风机，为入口静叶可调轴流风机，单台电机功率2 500kW。#6机组引风机相关数据如表1、表2所示。

表1 引风机额定数据

表2 引风机运行数据(运行电压 6.0～6.2kV)

查表2可以知道，当负荷在296MW时其运行电流约为210.2A。其运行功率约为：

式中，cosφ为单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数，取0.82。

对于轴流风机，其Q—H曲线及效率曲线与离心式风机差别较大，只能以其工作曲线对应分析出其工作点，再与变频调节的效率点相对应分析出大概的节能比例空间。其对应曲线如图2所示。

根据该种工况下的运行数据，在流量压力曲线中分别做垂线，得到如图2中的交点A（即风机在工况1下的工作点A），其前置风门位置大概在＋14°，对应风机效率约为0.48；采用变频调速后，风门调整至0°，风机随转速的降低按二次曲线向左下角移动，风机工作在TB及 MCR之间，其效率为0.868。据此进行计算分析：

风机实际做功功率约为：

采用变频后其需输出轴功率约为：

图2 静叶可调轴流风机性能曲线

式中，变频装置的效率η取值0.94。

变频调节系统在工作时，为冷却房间内环境温度而需要消耗的空调功率为P3，具体的散热量按照系统额定功率的4%进行计算，空调能效比取3.4：

节能比例为：

可用同样的方法计算出不同负荷情况下降低的功率及其所占比例，如表3所示。

表3 不同负荷情况下降低的功率及其所占比例

3 投资分析

若对2台引风机进行变频改造，则改造工程总造价约为￥271万元，其中变频器设备费约￥250万元，冷却系统约￥10万元，配套土建工程约￥8万元，高压电缆以及安装调试费用￥3万元。折算改造费用约为￥542元／kW。

若假定引风机全年的节电数按表3中的数据计算，表4可以进一步确定。改造2台引风机（总容量共计5 000kW）后，每年大概的节电收入及改造投资费用的回收期如表4所示，其中茂名热电厂的上网电价按照0.4元／kW·h计算。

表4 节电收入及改造投资费用的回收期(按节省最小功率和全年运行8000h计算)

表5为这2台设备改造的总费用及投资回收期计算结果。

表5 改造总费用及投资回收期

4 结语

总之，本文通过对变频调节技术在引风机系统改造过程中应用的探讨，充分说明茂名热电厂通过采用变频调速技术，有效避免了电机启动时的强力冲击，保证了设备的安全，通过DCS系统自动调节系统对变频器输出信号的调节，有效提高了系统的控制精度和调节品质，满足了锅炉各种异常工况变化的要求，更重要的是降低了厂用电率，节约了大量电能，最高可节能66.8%，为机组的安全、经济运行奠定了坚实的基础，也是企业节能减排的重要举措。