簡(jiǎn)介：闡述了電廠(chǎng)離心通風(fēng)機的應用現狀，并根據流量調節用的幾種調速裝置的特點(diǎn)，對它們進(jìn)行了經(jīng)濟性分析，進(jìn)一步指出了其節能的措施和最佳節能方法。

　　1 引言

　　我國能源 發(fā)展的戰略方針是：開(kāi)發(fā)與節能并重。而近期則要把節能放在首位。這就要求發(fā)電廠(chǎng)在生產(chǎn)二次能源的過(guò)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(fēng)機是電廠(chǎng)運行的主要設備，其耗電量約占電廠(chǎng)用電量的30%.隨著(zhù)用電量的不斷增長(cháng)和能源問(wèn)題的出現，電廠(chǎng)風(fēng)機運行的經(jīng)濟性越來(lái)越為人們所重視。因 此，世界各國都在研究降低風(fēng)機電耗的方法。

　　降低風(fēng)機電耗，主要是研究設計高效率的風(fēng)機和采用最佳的流量調節方式。根據我國風(fēng)機產(chǎn)品的實(shí)際情況和電廠(chǎng)風(fēng)機的運行特點(diǎn)，風(fēng)機節能應重點(diǎn)放在采用最佳的流量調節方式上。

　　2 電廠(chǎng)離心通風(fēng)機應用現狀

　　目前我國電廠(chǎng)所使用的風(fēng)機，特別是近年來(lái)新投產(chǎn)的大機組中的風(fēng)機，大多數采用了高效離心通風(fēng)機，其最高效率均在 80%以上。但實(shí)際運行效率并不高，原因有二：首先，我國現行火力設計規程SDJ-79規定，燃煤鍋爐送、引風(fēng)機的風(fēng)量富裕度分別為5%和5%～10%， 風(fēng)壓富裕度為10%和10%～15%.由于在設計過(guò)程中很難準確地計算出管網(wǎng)阻力，并考慮到長(cháng)期運行過(guò)程中可能發(fā)生的各種問(wèn)題，通常把系統的最大風(fēng)量和風(fēng) 壓附加一部分作為風(fēng)機選型的設計值。但可供選擇的風(fēng)機型號和系列是有限的，如果選不到合適的風(fēng)機，也只好往大機號上靠。實(shí)際上，電廠(chǎng)鍋爐送、引風(fēng)機風(fēng)量的 富裕度達20%～30%是比較常見(jiàn)的，甚至更大。例如，閔行電廠(chǎng)8號爐，其送、引風(fēng)機的風(fēng)量富裕度分別為31%和7.3%，風(fēng)壓富裕度分別為67.8%和 48.4%；華東電網(wǎng)（蘇、皖、滬）10家電廠(chǎng)12.5萬(wàn)kW以上機組共用離心通風(fēng)機76臺（進(jìn)行了葉輪切割和改型的有36臺），設計點(diǎn)的效率都在81% ～85%之間（帶進(jìn)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(fēng)機的60%以上。這些風(fēng)機的導向擋板開(kāi)度大 都在35%～60%；其次，隨著(zhù)電網(wǎng)容量的不斷增大，大機組面臨參加調峰的問(wèn)題，對于參加調峰的機組來(lái)說(shuō)，與鍋爐配套的送、引風(fēng)機還需周期性地在較長(cháng)時(shí)間 內處于更低的負荷下運行，造成大量節流損失。例如：北京石景山發(fā)電總廠(chǎng)京西電廠(chǎng)20萬(wàn)kW機組有近1/3的時(shí)間帶10萬(wàn)kW的負荷。

　　電廠(chǎng)鍋爐用風(fēng)機風(fēng)量與風(fēng)壓的富裕量以及機組調峰運行導致風(fēng)機的運行工況點(diǎn)與設計工況點(diǎn)相偏離，致使電廠(chǎng)鍋爐用風(fēng)機的使用效率低于其最高效率。即使采用了 高效風(fēng)機，運行狀況調查表明，風(fēng)機運行效率低于 70%的占50%，即高效風(fēng)機低效運行。通常情況下，風(fēng)機采用自帶調節門(mén)調節，但采用調節門(mén)調節時(shí)，風(fēng)機的效率會(huì )下降。為了降低電廠(chǎng)風(fēng)機的電耗，主要應提 高風(fēng)機在低負荷時(shí)的運行效率，采用最佳的風(fēng)機調節方式，以達到節能的目的。

　　3、經(jīng)濟性分析

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

　　風(fēng)機的耗電量與轉速的立方成正比。一旦風(fēng)機的轉速降低，其耗電量將以其立方的比例降低。例如：根據工藝要求，風(fēng)機的風(fēng)量下降到 80% 則風(fēng)機的轉速也下降到80% ，其風(fēng)機軸功率則下降到額定功率的51% ；若風(fēng)機的風(fēng)量下降到50%，則風(fēng)機的轉速也下降到50% ，其風(fēng)機軸功率則下降到額定功率的l3% ，節電87% ；從節能角度看，以風(fēng)機調速最為有利，調節范圍最大，其經(jīng)濟性能也最佳。同時(shí)，采用變轉速調節后，可以降低風(fēng)機的噪聲，減輕引風(fēng)機葉輪的磨損，延長(cháng)葉輪的 使用壽命。所以，電廠(chǎng)風(fēng)機的節能重點(diǎn)應放在風(fēng)機的變轉速調節上。風(fēng)機變轉速調節，需要通過(guò)變速裝置來(lái)實(shí)現。這里簡(jiǎn)單介紹離心通風(fēng)機的變速調節方式并粗略的 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟分析與比較。

　　3.1 經(jīng)濟性評價(jià)方法

　　采用“將來(lái)費用折算現值”的方法，對電廠(chǎng)離心通風(fēng)機調節方案進(jìn)行 經(jīng)濟性評價(jià)。所謂“將來(lái)費用折算現值”是指購買(mǎi)附加設備費、安裝費以及維持風(fēng)機和附加設備在全部使用壽命期間運行所需的運行費、維修費的折算現值�？偓F值 最低的方案為最優(yōu)方案�！皩�來(lái)費用折算現值”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(chǎng)風(fēng)機改造時(shí)可作為主要的參考依據。將來(lái)費用折算現值的 計算公式為 F = T · T E + T ·（ H D × D F + W X ）· Y式中 F ——將來(lái)費用現值，萬(wàn)元T ——風(fēng)機臺數T E ——風(fēng)機和附加裝置的總投資，萬(wàn)元H D ——系統年耗電量，萬(wàn)kW·h/a D F ——電費，元/kW·h W X ——風(fēng)機和附加設備的年維修費，萬(wàn)元/a Y ——使用壽命，a

　　3.2 離心通風(fēng)機幾種調速裝置的特點(diǎn)

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

　　液力耦合器是利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞功率的一種動(dòng)力式傳動(dòng)設備。安裝在電動(dòng)機和風(fēng)機之間，可以在電動(dòng)機轉速不變的情況下，實(shí)現無(wú)級變速來(lái)改變風(fēng)機的特性曲 線(xiàn)和電動(dòng)機的空載啟動(dòng)。但液力耦合器在調速的過(guò)程中，存在著(zhù)固有的滑差功率損失，所以傳動(dòng)效率較低。液力耦合器裝置技術(shù)上比較成熟，在電廠(chǎng)風(fēng)機中應用也較 多，并取得了一定的節電效果，但不能盲目使用。經(jīng)過(guò)調查得出，若風(fēng)機的富裕量不是太大，那么節電效果就不明顯；若在鍋爐帶額定負荷時(shí)采用液力耦合器，不但 不能省電，甚至還多耗電。

　　電磁滑差調速電機能實(shí)現無(wú)級變速，速度調節平滑，無(wú)失控區能空載調速，轉速變化率��；其控制設備也簡(jiǎn)單，初投資低，維護方便，節電效果明顯。但在調速時(shí)其轉差功率會(huì )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(shí)現速度變換的，初投資低，使用時(shí)能使整機結構緊湊，可降低噪聲和節約能源，維護也簡(jiǎn)單。但低速時(shí)的啟動(dòng)力矩小，往往需先在高速下啟動(dòng)，然后再切換到低速運行。運行人員不敢在運行中進(jìn)行變速操作，開(kāi)關(guān)的可靠性也差。

　　晶閘管串級調速就是在轉子繞組回路中串接一個(gè)反電勢，通過(guò)改變轉差率來(lái)調節繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機轉速的一種調節方法，該裝置不僅可以對電機進(jìn)行無(wú)級變速，而且 在調速時(shí)還可將轉差功率轉化為機械能加到負載，或轉化為電能返回電網(wǎng)，因而系統效率較高。該裝置的初投資較高，調速裝置需進(jìn)行維護，還得采用繞線(xiàn)式電機， 增加了維修工作量。

　　變頻調速是交流電動(dòng)機調速的最新技術(shù)，是通過(guò)改變定子的供電電源頻率來(lái)改變旋轉磁場(chǎng)的同步轉速，從而改變轉子的轉速。對于交流電動(dòng)機，轉速n與頻率f成 正比，所以，連續調節電動(dòng)機的頻率能改變電動(dòng)機的轉速，鼠籠式三相異步電動(dòng)機采用變頻方法可以實(shí)現無(wú)級變速。調節效率高、調速范圍大（電機可在0% ～100%頻率轉速下運行），與其他調節裝置相比，性能最佳。當調速范圍在同步轉速的30%以上時(shí)，裝置本身的效率不低于90%.變頻調速不存在勵磁滑差 損耗和擋板、閥門(mén)節流功率損耗，不存在轉差損耗，因此節能效果良好。

　　3.3幾種變速調節的經(jīng)濟性分析比較

　　在對某電廠(chǎng)一臺鍋爐引風(fēng)機進(jìn)行改造設計時(shí)，采用“將來(lái)費用 折算現值”法，對幾種調節方式的經(jīng)濟性進(jìn)行了比較分析，結果見(jiàn)表 1.

　　表 1 幾種調節方式的經(jīng)濟性比較

　　
　　注 ： 效率值即風(fēng)機的系統效率=風(fēng)機效率×電動(dòng)機效率×變速調節裝置效率。

　　表中的節電量是年安全運行 7000h，風(fēng)機風(fēng)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(shí)間，其余的時(shí)間為60%的負荷，電價(jià)按0.5元/kW·h計算。將來(lái)費用折算現值的計算公式： F = T · T E + T ·（ H D × D F + W X ）· Y .表中風(fēng)機和附加設備的年維修費按投資的 1.4%來(lái)計算，使用壽命為20年。

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

　　變頻調速裝置還可以實(shí)現交流電機的“軟啟動(dòng)”，降低了啟動(dòng)電流，避免了大啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊和大啟動(dòng)力矩對電動(dòng)機的機 械沖擊。電廠(chǎng)鍋爐引風(fēng)機、一次風(fēng)機長(cháng)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(dòng)，這樣啟動(dòng)時(shí)的功率要比運行時(shí)大得多。一般情況下，在 設計風(fēng)機時(shí)選用電機容量大于或等于熱態(tài)參數選擇電機容量的1.3倍。如北京石景山電廠(chǎng)20萬(wàn)kW機組配有5臺相同的一次風(fēng)機，熱態(tài)下的驅動(dòng)功率僅需 380kW，原選用驅動(dòng)電機500kW，現場(chǎng)啟動(dòng)時(shí)間30～40s，后把驅動(dòng)電機改為850kW.采用 變頻調速裝置，利用該裝置的特點(diǎn)，只需按風(fēng)機熱態(tài)參數選擇驅動(dòng)電機容量就可以了，體現了明顯的節能效果。

　　4 結論

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

　�。�2）采用何種變速調節方式才能最大程度的節能，這需要具體問(wèn)題具體分析來(lái)解決。電廠(chǎng)生產(chǎn)的重要性和特殊性要求風(fēng)機的調速裝置不僅 要有良好的經(jīng)濟效益，而且要有足夠的安全可靠性。要進(jìn)一步深入開(kāi)展電廠(chǎng)離心通風(fēng)機變速調節研究，先要通過(guò)實(shí)驗室的試驗研究，選出適合不同負荷類(lèi)型的最佳調 節方案，再通過(guò)工業(yè)性試驗，考察其安全可靠性和經(jīng)濟性，進(jìn)而完善調節系統，解決其對整體系統帶來(lái)的附加問(wèn)題，使之能在電廠(chǎng)中廣泛采用，達到節電節能的目 的。

　　參 考 文 獻

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