关键词：引风机，变频器，节能
0引言
锅炉引风机是锅炉助燃的主要辅机之一，为满足调整要求，通常引风机的风量与风压裕度很大，工频电机靠挡板的开度来调节风量的大小，在运行过程中存在着以下几个问题: a. 采用风机定速运行，阀门调整节流损失大、管网损失严重、系统效率低，造成能源的浪费。b. 长期的60～85%左右的阀门开度，加速阀门自身磨损，导致阀门控制特性变差。c.设备使用寿命短、日常维护量大、维修成本高、造成各种资源的极大浪费。d.管网压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。e.工频启动时启动电流大，对电机的冲击很大，启动后电机满负荷运行，很难停机，导致设备使用寿命缩短，日常维护量大，维修成本高，且故障率高。
引风机变频技术很好的解决了以上问题，以宁北电厂#1、2炉改造为例进行分析。
1引风机变频器的原理
交流电动机的输出功率可以用P=Mz×ω表示，其中：Mz表示电动机的负荷转矩， ω表示电动机的旋转角频率。而风机的变转矩负载特性为Mz∝kω2,即P∝kω3,其中k对于一定的辅机设备而言为常数。因此，对交流异步电动机实施变频调速就可以改变辅机设备的转速，从而改变受控介质(如风量)。由于异步电动机的转速：
n=60f(1-s)/p
式中：f为电源频率；s为电动机转差率；p 为电动机极对数。
当电动机确定以后，s和p即为常数，则电动机转速n与电源频率f成正比，所以改变电动机的电源频率就能改变转速n，从而实现变频调速。采用调节转速控制风量的方法和常用的调节风门的方法相比，有着明显的节能效果，其原理如图1。
图1 风机变频前/后特性曲线图
图1中，n1、n2分别表示风机的特性曲线，G1、G2表示管网特性曲线。风机的特性曲线和管网特性曲线交点即为风机的运行工作点。当所需风量(流量)从Q1减小到Q2时,如果采用调节风门的办法,管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到B点运行，所需轴功率P1与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A 点移至C点。此时所需轴功率P2与面积HB×Q2成正比。从理论
上分析, 所节约的轴功率ΔP 与H2HBCB 的面积成正比。考虑效率的下降和调速装置的附加损耗, 风机通过调速控制可节能30%左右。可见与挡板控制相比, 转速控制的节能效果更好。
2变频器在引风机上的应用
宁北发电厂1、2号炉分别为135MW 机组, 每台锅炉配有2台引风机,其配置如下：
表1 引风机电动机技术数据
该引风机原采用入口挡板节流调节方式，存在耗电大、噪音大、节流损失大的缺点，因此决定对2台引风机进行变频改造。
2.1 ZINVERT变频器介绍
ZINVERT型智能高压变频调速系统为直接高压输出电压源型变频器，它通过采用多级H桥功率单元箱级联的方式实现了高压的完美波形输出，无需升压即可直接拖动普通异步电动机，6.3kV输入变压器采用36脉冲，无需加装任何滤波器，谐波指标严格符合IEC及国标对电网谐波最为严酷的要求。
具有功率因数高、谐波污染小、体积小、效率高，抗电压波动能力更强，掉电自动恢复功能，旋转负载直接启动等。
2.2变频器改造方案的实施
系统接线如图2，K1为变频器内部手动隔离刀闸，K2为工、变频手动切换刀闸，当变频运行时，K2刀闸打至变频侧，K1刀闸合闸，由变频器内部真空接触器送至电机。
另ZINVERT高压变频器调速系统设有手动工频旁路，采用隔离开关作为旁路切换，当变频调速系统发生故障或者对变频调速系统进行检修时，分开K1开关，将K2打至工频，电动机直接由电网工频运行，负载的调速控制系统同时切换回传统的入口风门的控制方式。
图2 ZINVERT型变频器接线方案图
3.3改造后的效果检查
宁北电厂#1炉引风机高压变频调速系统改造后，一次启动成功，机组正常运行时, 引风机变频器未出现故障现象, 锅炉投入自动运行后也未出现因引风机调节故障而退出的情况, 自动情况下运行稳定。
针对#1炉引风机变频改造后，节能情况进行统计，选取发电量接近的两个月进行比较，具体数据如表2：
表2 相同发电量下引风机电量比较
由表2可以看出: 在负荷率为60%，发电量基本相同的条件下，引风机工频控制时,
电机每天的耗电率基本上在2.2%h左右, 而引风机改用变频控制之后，电机每天的耗电率大部分在0.56%左右，厂用电率每月能下降1.6%左右，节能效果明显。
引风机变频控制后,在机组定压状态下运行时, 其电机的运行频率一般在30～40Hz之间, 也就是说被拖动的机械转速在444～592 r/min之间,由于运行转速的降低,且风机运行时进出口挡板全开, 从而减少了机械部分的磨损,可延长风机大修周期,节省大量的检修费用。
引风机变频调速改造后,实现了电机的软启动, 对电机和电网的冲击大幅度下降, 延长了设备的使用寿命, 提高了电气保护质量。
引风机变频改造后, 系统动态响应速度快,调节线性好, 自动投入率高, 炉膛负压调整稳定, 从而大大降低了运行人员的劳动强度, 亦提高了机组运行的安全性。
3结束语
宁北电厂1 号炉引风机改为变频调速改造控制后，设备运行稳定，厂用电量得到大幅度降低，节能效果明显, 取得了明显的经济效益。后续对2炉炉引风机及送风机进行变频改造，效果可观。虽然改造前期投入比较大，但从长远来看，其节约下来的电力成本远远大于投入。锅炉引风机系统运行也得到有效合理控制。因此，大力推广风机变频调速节能运行，不仅是当前企业节能降耗的重要技术手段，而且也是实现经济增长方式转变的必然要求。
参考文献
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（4）竺伟，陈伯时.高压变频调速技术.电工技术，1999（3）：26—28.
论文作者:胡华陶
论文发表刊物:《中国电业》2019年15期
论文发表时间:2019/11/20
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