簡介：闡述了電廠離心通風機的應用現(xiàn)狀，并根據(jù)流量調(diào)節(jié)用的幾種調(diào)速裝置的特點，對它們進行了經(jīng)濟性分析，進一步指出了其節(jié)能的措施和最佳節(jié)能方法。

　　1 引言

　　我國能源 發(fā)展的戰(zhàn)略方針是：開發(fā)與節(jié)能并重。而近期則要把節(jié)能放在首位。這就要求發(fā)電廠在生產(chǎn)二次能源的過程中，要積極采取一切有效的措施，以降低自身的電力消 耗。風機是電廠運行的主要設備，其耗電量約占電廠用電量的30%.隨著用電量的不斷增長和能源問題的出現(xiàn)，電廠風機運行的經(jīng)濟性越來越為人們所重視。因 此，世界各國都在研究降低風機電耗的方法。

　　降低風機電耗，主要是研究設計高效率的風機和采用最佳的流量調(diào)節(jié)方式。根據(jù)我國風機產(chǎn)品的實際情況和電廠風機的運行特點，風機節(jié)能應重點放在采用最佳的流量調(diào)節(jié)方式上。

　　2 電廠離心通風機應用現(xiàn)狀

　　目前我國電廠所使用的風機，特別是近年來新投產(chǎn)的大機組中的風機，大多數(shù)采用了高效離心通風機，其最高效率均在 80%以上。但實際運行效率并不高，原因有二：首先，我國現(xiàn)行火力設計規(guī)程SDJ-79規(guī)定，燃煤鍋爐送、引風機的風量富裕度分別為5%和5%～10%， 風壓富裕度為10%和10%～15%.由于在設計過程中很難準確地計算出管網(wǎng)阻力，并考慮到長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常把系統(tǒng)的最大風量和風 壓附加一部分作為風機選型的設計值。但可供選擇的風機型號和系列是有限的，如果選不到合適的風機，也只好往大機號上靠。實際上，電廠鍋爐送、引風機風量的 富裕度達20%～30%是比較常見的，甚至更大。例如，閔行電廠8號爐，其送、引風機的風量富裕度分別為31%和7.3%，風壓富裕度分別為67.8%和 48.4%；華東電網(wǎng)（蘇、皖、滬）10家電廠12.5萬kW以上機組共用離心通風機76臺（進行了葉輪切割和改型的有36臺），設計點的效率都在81% ～85%之間（帶進氣室），其中已測試了41臺，效率大于70%的只有15臺，低于70%的有26臺，占被測風機的60%以上。這些風機的導向擋板開度大 都在35%～60%；其次，隨著電網(wǎng)容量的不斷增大，大機組面臨參加調(diào)峰的問題，對于參加調(diào)峰的機組來說，與鍋爐配套的送、引風機還需周期性地在較長時間 內(nèi)處于更低的負荷下運行，造成大量節(jié)流損失。例如：北京石景山發(fā)電總廠京西電廠20萬kW機組有近1/3的時間帶10萬kW的負荷。

　　電廠鍋爐用風機風量與風壓的富裕量以及機組調(diào)峰運行導致風機的運行工況點與設計工況點相偏離，致使電廠鍋爐用風機的使用效率低于其最高效率。即使采用了 高效風機，運行狀況調(diào)查表明，風機運行效率低于 70%的占50%，即高效風機低效運行。通常情況下，風機采用自帶調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)，但采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)時，風機的效率會下降。為了降低電廠風機的電耗，主要應提 高風機在低負荷時的運行效率，采用最佳的風機調(diào)節(jié)方式，以達到節(jié)能的目的。

　　3、經(jīng)濟性分析

　　鑒于我國電廠風機的應用現(xiàn)狀，研究設計高效率的風機，再大幅度地提高風機本身的效率已不大可能。目前，研究和應用最佳的風機調(diào)節(jié)方式才是降低風機電耗的最有效途徑。

　　風機的耗電量與轉(zhuǎn)速的立方成正比。一旦風機的轉(zhuǎn)速降低，其耗電量將以其立方的比例降低。例如：根據(jù)工藝要求，風機的風量下降到 80% 則風機的轉(zhuǎn)速也下降到80% ，其風機軸功率則下降到額定功率的51% ；若風機的風量下降到50%，則風機的轉(zhuǎn)速也下降到50% ，其風機軸功率則下降到額定功率的l3% ，節(jié)電87% ；從節(jié)能角度看，以風機調(diào)速最為有利，調(diào)節(jié)范圍最大，其經(jīng)濟性能也最佳。同時，采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后，可以降低風機的噪聲，減輕引風機葉輪的磨損，延長葉輪的 使用壽命。所以，電廠風機的節(jié)能重點應放在風機的變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)上。風機變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，需要通過變速裝置來實現(xiàn)。這里簡單介紹離心通風機的變速調(diào)節(jié)方式并粗略的 進行技術經(jīng)濟分析與比較。

　　3.1 經(jīng)濟性評價方法

　　采用“將來費用折算現(xiàn)值”的方法，對電廠離心通風機調(diào)節(jié)方案進行 經(jīng)濟性評價。所謂“將來費用折算現(xiàn)值”是指購買附加設備費、安裝費以及維持風機和附加設備在全部使用壽命期間運行所需的運行費、維修費的折算現(xiàn)值。總現(xiàn)值 最低的方案為最優(yōu)方案。“將來費用折算現(xiàn)值”法，能比較全面而準確地反映各方案經(jīng)濟性的優(yōu)劣，在電廠風機改造時可作為主要的參考依據(jù)。將來費用折算現(xiàn)值的 計算公式為 F = T · T E + T ·（ H D × D F + W X ）· Y式中 F ——將來費用現(xiàn)值，萬元T ——風機臺數(shù)T E ——風機和附加裝置的總投資，萬元H D ——系統(tǒng)年耗電量，萬kW·h/a D F ——電費，元/kW·h W X ——風機和附加設備的年維修費，萬元/a Y ——使用壽命，a

　　3.2 離心通風機幾種調(diào)速裝置的特點

　　離心通風機調(diào)速裝置有：液力耦合器、電磁滑差調(diào)速電機、雙速電機、晶閘管串級調(diào)速裝置及變頻調(diào)速裝置。

　　液力耦合器是利用液體的動能來傳遞功率的一種動力式傳動設備。安裝在電動機和風機之間，可以在電動機轉(zhuǎn)速不變的情況下，實現(xiàn)無級變速來改變風機的特性曲 線和電動機的空載啟動。但液力耦合器在調(diào)速的過程中，存在著固有的滑差功率損失，所以傳動效率較低。液力耦合器裝置技術上比較成熟，在電廠風機中應用也較 多，并取得了一定的節(jié)電效果，但不能盲目使用。經(jīng)過調(diào)查得出，若風機的富裕量不是太大，那么節(jié)電效果就不明顯；若在鍋爐帶額定負荷時采用液力耦合器，不但 不能省電，甚至還多耗電。

　　電磁滑差調(diào)速電機能實現(xiàn)無級變速，速度調(diào)節(jié)平滑，無失控區(qū)能空載調(diào)速，轉(zhuǎn)速變化率�。黄淇刂圃O備也簡單，初投資低，維護方便，節(jié)電效果明顯。但在調(diào)速時其轉(zhuǎn)差功率會以發(fā)熱形式損耗掉，所以經(jīng)濟效益較低。

　　雙速電機是采用單繞組變極方法實現(xiàn)速度變換的，初投資低，使用時能使整機結(jié)構(gòu)緊湊，可降低噪聲和節(jié)約能源，維護也簡單。但低速時的啟動力矩小，往往需先在高速下啟動，然后再切換到低速運行。運行人員不敢在運行中進行變速操作，開關的可靠性也差。

　　晶閘管串級調(diào)速就是在轉(zhuǎn)子繞組回路中串接一個反電勢，通過改變轉(zhuǎn)差率來調(diào)節(jié)繞線式異步電動機轉(zhuǎn)速的一種調(diào)節(jié)方法，該裝置不僅可以對電機進行無級變速，而且 在調(diào)速時還可將轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)化為機械能加到負載，或轉(zhuǎn)化為電能返回電網(wǎng)，因而系統(tǒng)效率較高。該裝置的初投資較高，調(diào)速裝置需進行維護，還得采用繞線式電機， 增加了維修工作量。

　　變頻調(diào)速是交流電動機調(diào)速的最新技術，是通過改變定子的供電電源頻率來改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，從而改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。對于交流電動機，轉(zhuǎn)速n與頻率f成 正比，所以，連續(xù)調(diào)節(jié)電動機的頻率能改變電動機的轉(zhuǎn)速，鼠籠式三相異步電動機采用變頻方法可以實現(xiàn)無級變速。調(diào)節(jié)效率高、調(diào)速范圍大（電機可在0% ～100%頻率轉(zhuǎn)速下運行），與其他調(diào)節(jié)裝置相比，性能最佳。當調(diào)速范圍在同步轉(zhuǎn)速的30%以上時，裝置本身的效率不低于90%.變頻調(diào)速不存在勵磁滑差 損耗和擋板、閥門節(jié)流功率損耗，不存在轉(zhuǎn)差損耗，因此節(jié)能效果良好。

　　3.3幾種變速調(diào)節(jié)的經(jīng)濟性分析比較

　　在對某電廠一臺鍋爐引風機進行改造設計時，采用“將來費用 折算現(xiàn)值”法，對幾種調(diào)節(jié)方式的經(jīng)濟性進行了比較分析，結(jié)果見表 1.

　　表 1 幾種調(diào)節(jié)方式的經(jīng)濟性比較

　　
　　注 ： 效率值即風機的系統(tǒng)效率=風機效率×電動機效率×變速調(diào)節(jié)裝置效率。

　　表中的節(jié)電量是年安全運行 7000h，風機風量富裕量為10%計算的，負荷分別為100%、90%、80%和70%負荷的各為1/6時間，其余的時間為60%的負荷，電價按0.5元/kW·h計算。將來費用折算現(xiàn)值的計算公式： F = T · T E + T ·（ H D × D F + W X ）· Y .表中風機和附加設備的年維修費按投資的 1.4%來計算，使用壽命為20年。

　　由表1可見，3種交流變速裝置均可取得顯著的節(jié)電效果，其中變頻調(diào)速效果最佳，但變頻調(diào)速裝置費用較高，其綜合經(jīng)濟指標——將來費用折算現(xiàn)值不及雙速電 機和串級調(diào)速的低，將來費用折算現(xiàn)值越低就越說明該方案比較可行。研究降低變頻調(diào)速裝置費用的方法，使變頻調(diào)速在風機調(diào)節(jié)中得以推廣使用，從而節(jié)約更多的 電力資源。

　　變頻調(diào)速裝置還可以實現(xiàn)交流電機的“軟啟動”，降低了啟動電流，避免了大啟動電流對電網(wǎng)的沖擊和大啟動力矩對電動機的機 械沖擊。電廠鍋爐引風機、一次風機長期在熱態(tài)下工作，其工作介質(zhì)溫度200℃左右，往往在冷態(tài)下啟動，這樣啟動時的功率要比運行時大得多。一般情況下，在 設計風機時選用電機容量大于或等于熱態(tài)參數(shù)選擇電機容量的1.3倍。如北京石景山電廠20萬kW機組配有5臺相同的一次風機，熱態(tài)下的驅(qū)動功率僅需 380kW，原選用驅(qū)動電機500kW，現(xiàn)場啟動時間30～40s，后把驅(qū)動電機改為850kW.采用 變頻調(diào)速裝置，利用該裝置的特點，只需按風機熱態(tài)參數(shù)選擇驅(qū)動電機容量就可以了，體現(xiàn)了明顯的節(jié)能效果。

　　4 結(jié)論

　�。�1） 常年帶負荷具有一定出力余量的電廠鍋爐離心通風機，特別是調(diào)峰機組的風機，采用變速調(diào)節(jié)經(jīng)濟效益是值得肯定的。以選用效率高、性能好和節(jié)電效果好的變頻調(diào) 速裝置最好；變頻調(diào)速技術用于風機控制能獲得良好的運行性能和顯著的節(jié)能效果。隨著電力電子技術、計算機控制技術的提高，變頻調(diào)速技術將會得到廣泛的應 用。

　　（2）采用何種變速調(diào)節(jié)方式才能最大程度的節(jié)能，這需要具體問題具體分析來解決。電廠生產(chǎn)的重要性和特殊性要求風機的調(diào)速裝置不僅 要有良好的經(jīng)濟效益，而且要有足夠的安全可靠性。要進一步深入開展電廠離心通風機變速調(diào)節(jié)研究，先要通過實驗室的試驗研究，選出適合不同負荷類型的最佳調(diào) 節(jié)方案，再通過工業(yè)性試驗，考察其安全可靠性和經(jīng)濟性，進而完善調(diào)節(jié)系統(tǒng)，解決其對整體系統(tǒng)帶來的附加問題，使之能在電廠中廣泛采用，達到節(jié)電節(jié)能的目 的。

　　參 考 文 獻

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