森兰变频器在电力行业的应用解决方案

【第三部分：森兰电气行业应用典型解决方案】

1、风机变频应用分析

风机是火力发电厂重要的辅助设备之一，电站锅炉的风机类辅机设备有：送风机、引风机、一次风机、排粉风机(煤粉风机)、烟气再循环风机、烟气脱硫装置的增压风机和磨煤机用的密封风机。其中四大风机(送风机、引风机、一次风机或排粉风机和烟气再循环风机)的总耗电量约占机组发电量的2%左右。随着火电机组容量的提高，电站锅炉风机的容量也在不断增大，如国产200MW机组，风机的总功率6440kW，占机组容量的3%以上。因此，提高风机的运行效率对降低厂用电率有重要的意义。

送风机是用来供给锅炉燃料燃烧所需空气的风机，引风机是将锅炉燃烧产物(烟气)从锅炉尾部吸出，并经烟囱排入大气的风机(亦称吸风机)，二者都是电站锅炉的主要辅机设备。一般200MW以下机组配置带有入口导向叶片的送风机和引风机，如125MW机组配置600kW送风机两台和800kW引风机两台;300MW机组则采用动叶可调的送风机(1800kW)两台和静叶可调的引风机(2200kW)两台送风机用来保证合理的风煤配比，从而控制烟气的含氧量和灰粉可燃物的比例;引风机则用来调整锅炉炉膛负压的稳定。由于机组的负荷经常变化，为了保证锅炉的燃烧和负压的稳定，需要及时调整送、吸风量和煤粉量。在200MW及以下机组，一般采用调整入口导向叶片的角度(风门开度)的方式来调节风量，这种风门调节的截流损耗一般为30%Pe(额定容量)。在300MW及以上机组，则采用调节动、静叶片的方式来实现风量调节，这种调节方式的截流损耗也在20%Pe左右。如果采用变频调速改造，将完全消除风门和叶片的截流损耗。

我国电站风机虽已普遍采用了高效离心风机，但实际运行效率并不高，其主要原因之一是风机的调速性能差，二是运行点偏离风机的最高效率点。我国现行的火电设计规程SDJ—79规定，燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%～10%，风压裕度分别为10%和10%～15%。这是因为在设计过程中，很难准确地计算出管网的阻力，并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总是把系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值。但风机的型号和系列是有限的，在选用不到合适的风机型号时，只好往大机号上靠。这样，电站锅炉送、引风机的风量和风压裕度达20%～30%是比较常见的。

一般在锅炉风机容量设计时，单侧风机运行时具备带75%负荷运行的能力，这主要是从机组运行的安全性出发的;当失去一侧送、引风机时，机组还能带75%的负荷运行。所以当双侧风机运行，机组带满负荷时，送、引风机的设计余量在20～30%左右，风门开度一般为50～60%，这也是从风门调节的灵敏度来考虑的。这就为风机的变频调速节能改造造就了巨大的潜力，即使在机组满负荷运行时，也有20～30%的节电率。

电站锅炉风机的风量与风压的裕度以及机组的调峰运行导致风机的运行工况点与设计高效点相偏离，从而使风机的运行效率大幅度下降。一般情况下，采用风门调节的风机，在两者偏离10%时，效率下降8%左右;偏离20%时，效率下降20%左右;而偏离30%时，效率则下降30%以上。对于采用调节门调节风量的风机，这是一个固有的不可避免的问题。发电厂辅机采用定速驱动时，风机靠风门调节来调节流量，除产生大量的节流损耗外，反应速度慢，导致锅炉的燃烧自动无法投入，因而机组的协调控制无法投入，机组无法响应负荷的动态变化。辅机采用变频调速驱动后，机组的可控性提高了，响应速度加快，控制精度也提高了。从而使整个机组的控制性能大大改善，不但改善了机组的运行状况，还可以大大节约燃料，进一步节约能源。同时，采用变频调速以后，可以有效地减轻叶轮和轴承的磨损，延长设备使用寿命，降低噪声，大大改善起动性能。工艺条件的改善也能够产生巨大的经济效益。

锅炉送、引风机是目前火电厂中应用高压变频调速技术进行节能改造的首选和主要对象，尤以引风机为多，全国已超过几百套。一般是一台锅炉四台送、引风机同时上变频调速，或者只上两台引风机。其拖动功率一般为315～2500KW，电压等级为6kV，10kV。其原因主要是风机的节能潜力大，调速范围宽，且其功率等级决定了使用高压变频改造时其技术性能和经济性能都较好，系统设计采用标准的一拖一带工频旁路方案。