摘要
本文以某發(fā)電公司對軸流式風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)的應(yīng)用案例，論述變頻技術(shù)在軸流式風(fēng)機調(diào)節(jié)應(yīng)用中所存在的節(jié)能潛力和變頻調(diào)速實現(xiàn)高功能化廣闊前景。
引言
近10年來，隨著電力電子技術(shù)、迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)己成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能，高效率、高功率因數(shù)而被廣泛應(yīng)用。在火力發(fā)電廠中，軸流風(fēng)機因效率高和能耗低成為主要標準輔機設(shè)備，而采用變頻調(diào)節(jié)的軸流式風(fēng)機是現(xiàn)在大型火力發(fā)電廠所采取較為先進的調(diào)節(jié)方式。概述
某發(fā)電公司裝機容量為4×300MW，其他機組風(fēng)機采用了動葉調(diào)整軸流式風(fēng)機，而二號機組采用的是靜葉調(diào)整軸流式風(fēng)機，由于靜葉調(diào)整采用的是氣動執(zhí)行機構(gòu)，缺點是調(diào)節(jié)惰性大、線性差、維護量大、且不能適應(yīng)自動調(diào)節(jié)的特點（線性差）故擬進行改造。變頻調(diào)節(jié)的特點方案比較：
（一）改成動葉調(diào)整，
1) 優(yōu)點是和其它機組相一致備件有互換性，免于培訓(xùn)檢修維護、和運行人員，資金一次投入量小。
2) 缺點是維護量大、設(shè)備變動大（需要更換風(fēng)機轉(zhuǎn)子）節(jié)能效果不理想。選擇動葉調(diào)整軸流風(fēng)機時，設(shè)計點落在效率最高、并在此基礎(chǔ)上動葉角度再開大-30 -18度的曲線上，這樣，即使機組在非額定工況下運行，風(fēng)機也可在最高效率區(qū)內(nèi)運行，但是最高效率范圍比較小。
（二）采用變頻調(diào)節(jié)，優(yōu)點是風(fēng)機經(jīng)高壓變頻改造后，除了節(jié)能外，流量控制特性以及電動機和風(fēng)機的運行特性明顯改善，主要有以下幾項優(yōu)缺點：
1)實現(xiàn)風(fēng)量控制操作人員只須改變變頻器輸出頻率，使風(fēng)機轉(zhuǎn)速相應(yīng)改變，不再調(diào)整節(jié)流閥，運行自動化程度大為提高，運行和維護工作量降低，輸出特性可滿足風(fēng)機性能要求。
2)節(jié)流調(diào)節(jié)時，流量變小時，調(diào)節(jié)非線性，影響鍋爐安全運行（爐膛負壓波動較大），而采用變頻調(diào)節(jié)后，起動停止平衡，無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。
3)電動機軟啟動避免風(fēng)機強大起動力矩，變頻運行時起動電流<20A，而工頻直接起動電流>200A，因此．變頻運行完全消除了因直接啟動造成的對電動機和6KV廠用段的沖擊，另外巨大的起動電流對電動機和機械設(shè)備也會造成嚴重的電磁應(yīng)力和機械應(yīng)力，縮短設(shè)備的使用壽命，因此電力系統(tǒng)希望能夠軟起動（特別是高壓大容量電動機）。
4)功率因素提高從電網(wǎng)側(cè)看，工頻運行時功率因數(shù)為0.85左右，變頻運行時功率因數(shù)達到0. 95，因此，即使同樣是滿負荷運行，變頻運行時，高壓輸入電流明顯比工頻運行時小，這也有利于節(jié)能和設(shè)備安全運行。
5)電機和風(fēng)機運行壽命延長。設(shè)備轉(zhuǎn)速降低后，運行噪聲降低，磨損減少，設(shè)備壽命延長。
6)控制響應(yīng)速度增快。吸風(fēng)機投入自動后改變送風(fēng)量設(shè)定值后，裝置迅速改變運行轉(zhuǎn)速，使爐膛負壓迅速跟蹤設(shè)定值，減少了爐膛負壓的波動。
變頻調(diào)速在調(diào)頻范圍、靜態(tài)精度、動態(tài)品質(zhì)、系統(tǒng)效率、完善的保護功能、容易實現(xiàn)自動控制和過程控制等諸方面是以往的調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速、滑差調(diào)速和液力耦合器調(diào)速等無法比擬的。改造方案
從以上情況分析：要提高電動機的工作效率、節(jié)約電能，可在風(fēng)機電動機上裝上調(diào)速裝置。根據(jù)工作的情況調(diào)節(jié)調(diào)速器裝置的速度可以滿足工作狀況的要求。另外，用變頻器對風(fēng)機進行改造不必對原系統(tǒng)進行大改動。
2#爐吸風(fēng)機變頻器一次系統(tǒng)示意圖其中：QF:嘆風(fēng)機6kV電源開關(guān) QS1：變頻器進線刀閘
QS2：變頻器出線刀閘 QS3:工頻旁路刀閘
2#爐吸風(fēng)機變頻器系統(tǒng)運行規(guī)定
a)正常運行使用變頻器方式運行，工頻旁路刀閘在分閘位置。
b)當變頻器發(fā)生故障或檢修需要倒為旁路運行時，應(yīng)先將變頻器停運、將吸風(fēng)機6kV開關(guān)停電后才能進行旁路刀閘的倒換，嚴禁在運行中進行方式倒換。
c)吸風(fēng)機正常停送電時，就地變頻器回路刀閘保持原方式不變。變頻器回路有工作時，按措施要求斷開變頻器進出線，并將變頻器UPS電源及風(fēng)機電源停電。變頻調(diào)節(jié)的工況分析
根據(jù)流體理論，離心式風(fēng)機、水泵的軸功率是轉(zhuǎn)速的三次方函數(shù)關(guān)系。當轉(zhuǎn)速降低后，其消耗功率會大幅下降，例如50%轉(zhuǎn)速時，軸機械功率僅為12.5%。當然不同，調(diào)速方案的效率相差很大，滑差后液力調(diào)速裝置效率不高， n≈（1一S），在50%轉(zhuǎn)速時， rlvs～50%，而變頻調(diào)速器效率，效率因數(shù)高，rlvvvF≈95%～98%，而且近似不變。所以在諸多調(diào)速方案中變頻調(diào)速節(jié)能效益最佳，理應(yīng)為首選方案。
以某公司#2機組中靜葉調(diào)節(jié)吸風(fēng)機為例，100%轉(zhuǎn)速流量時，軸功率為100%;50%轉(zhuǎn)速流量時，軸功率降為50%。通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機設(shè)備屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：QoC n，H oC n2，PoC n3;即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因而，理想情況下有如下關(guān)系：由上表可見：當需求流量下降時，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以節(jié)約大量能源。例如：當流量需求減少一半時，如通過變頻調(diào)速，則理論上講，僅需額定功率的12. 5%，即可節(jié)約87. 5%的能源。如采用傳統(tǒng)的動葉方式調(diào)節(jié)風(fēng)量，雖然也可相應(yīng)降低能源消耗，但節(jié)約效果與變頻相比，則有天壤之別。變頻器節(jié)能的效益
（一）變頻改造的社會效益
在當前節(jié)能減排的情況，需要大規(guī)模地降低能耗
（二） 某發(fā)電有限公司#2機組變頻器改造的現(xiàn)實效益
額定功率1800KW
改造前實測數(shù)據(jù)
U=6KV I=160A （滿負荷時，雙側(cè)吸風(fēng)機運行）
cos cD =0. 887
P=l. 732UIcosØ
=1. 732×6000×1 60×0.887
=1474. 8KW
2、改造后實測數(shù)據(jù)：
U=6kv=100 cosØ≈1
P=1. 732×6000×1 00×1=1039. 2KW效果及結(jié)論
(1)調(diào)節(jié)平穩(wěn)。在運行中，風(fēng)機的流量變化平穩(wěn)。
(2)能耗低。風(fēng)機始終工作在最優(yōu)區(qū)間，大大降低能耗。
(3)啟動沖擊小。變頻器啟動電流較低，對電機及其拖動設(shè)備無沖擊損害，可延長設(shè)備的使用壽命；存在的問題
1)在設(shè)備運行時，不能實現(xiàn)變頻和工頻無擾切換，需要停運進行切換，影響設(shè)備的可用率。
2)風(fēng)機轉(zhuǎn)速較低時，由于風(fēng)機電機的冷卻通風(fēng)風(fēng)扇與轉(zhuǎn)子一體，所以在環(huán)境溫度較高，或者濕度較大時不能很好的起到冷卻效果，影響電機健康運行。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈壓塊機以及風(fēng)機、軸流風(fēng)機等機械設(shè)備。
