星轮调速节能技术在电厂锅炉送风机上的应用

侯春立（中国石油电能有限公司热电二公司）

中油电能热电二公司现有的锅炉设有两台离心式送风机，送风机电动机功率560 kW。锅炉正常情况下两台送风机同时运行，采用调整风机入口挡板开度大小的方式来调节风量。锅炉运行时送风机入口挡板开度为15%～35%，送风机入口挡板长期在开度很低的工况下运行，送风机的输出功率大量地消耗在挡板节流过程中，造成电能的大量浪费。目前，现有的电动机节能技术主要有变频调速、永磁调速，星轮调速。永磁调速具有体积小、维护费用低、可靠性较高等特点[1]，但受永磁材料限制，功率低级不能过大，调速越低效率越低[2]，节能回收效果较差。变频调速具有效率较高、节能回收效果较好等特点[3]，但对环境要求高，可靠性受电器元件质量限制，使用寿命短，后期维护费用高[4]，高压变频器使用还会产生高次谐波，影响电能质量。星轮调速技术具有效率高、可靠性高、寿命长、适用范围广等特点，且低压变频部分对电网污染小，后期维护费用低。通过对频调速、永磁调速[5]、星轮调速的对比，最终确定采用星轮调速节能的技术方案。

1 星轮调速机理

1.1 星轮调速器理论依据

根据风机本身特性，风机流量和风机的转速成正比关系[6]，而扬程与转速的二次方成正比，所需的轴功率与转速的立方成正比关系。当风机的转速降低到原额定转速的一半时，对应工况点的流量、全压、轴功率各下降到原来的1/2、1/4和1/8，可以看出，用调节转速的方式调节流量可使轴功率值大大下降，这也就是风机调速可以大幅度节电的原因。当生产工艺参数需要变化时，采用改变送风机转速的方式来代替调节入口挡板的方式，从而调节风机的流量，可减小大量的节流损耗，节能潜力巨大。

1.2 星轮调速器组成

星轮调速系统是由节能型星轮调速器、高压主电动机、低压调控电动机、电气控制柜、润滑油箱5部分组成，其中星轮调速器是调速系统的核心技术，是实现设备调速的执行部件。具体结构布置如图1所示。

图1 机电一体化星轮调速器结构布置图

1.3 调速机理

星轮调速系统工作原理：星轮调速系统中星轮调速器是实现调速的执行部件，具有2个动力源输入，即高压主电动机和低压调控电动机。高压主电机转速恒定，通过调节低压调控电动机旋向和转速来调节星轮调速器的输出轴（即与风机连接部）的转速，实现风机调速运行。控制系统与电厂DCS系统对接，可形成良好的人机对话界面，实现远程控制。

2 节能效果

2.1 实际测试数据分析对比

对1台410 t/h锅炉使用的2台560 kW送风机的运行数据进行实际测试对比，1台采用星轮调速控制，另外1台采用入口挡板控制，在风量、风压等工作状态相同的情况下，分别实际测试3组不同工况的运行数据，如表1所示。

表1 3组不同工况的运行数据

从表1数据情况可以看出，改造后的风机与未改造的风机相比，电流值明显降低。黑龙江省电力科学研究院对此项目进行了节能检测并开具了检测报告，采用星轮调速后实际节电率达到45.7%。节能效益显著。

2.2 理论计算

送风机额定功率为560 kW，所需入口挡板开度20%～35%，以满足送风机入口挡板开度为30%时的风机工况为例进行节能分析。经过理论计算可得，当采用调节入口挡板开度运行时，电动机实际功率为额定功率的74.5%；而当采用星轮调速运行时，电动机实际功率为额定功率的42.3%，其节能效果明显。

3 结束语

送风机是用量大、耗能大的通用设备，选择合理的节能措施势在必行。通过采用机电一体化星轮调速系统进行送风机节能改造，解决了送风机长期靠关小入口挡板开度调风带来的电能损耗问题，同时有效地改善了锅炉供风系统的运行参数和运行条件。节能改造后，经过使用观察，机电一体化星轮调速系统具有节能效果显著、运行可靠性高、维护简单、其结构合理、性能宽泛、操控性好等优点。另外，星轮调速系统与电厂DCS系统实现真正的无缝连接，其宽范围的无级调速功能，全面满足了电厂实际运行调节的需要，提高了生产效率和机组自动化水平。