自动化技术|循环流化床锅炉风机双频无干扰切换系统分析

水暖之家讯：循环流化床锅炉风机双频无干扰切换系统分析

The Analysis of Circulating Fluidized Bed Boiler Fan Two-frequency without Interference Switching System

LI Ji-ze

(Shandong Weihai Botong Thermoelectricity Co., Ltd, Weihai 264205, China)

Abstract: It is energy saving and improvement enterprise comprehensive economic benefit that has been become China enterprise national policy of implementation and the only way to promote the sustainable development. This paper took Shandong Weihai Botong thermoelectricity as an example, analyzed the reform necessity and the theory of frequency control of motor speed and energy saving; systematically introduced the technical reform plan of circulating fluidized bed boiler fan two-frequency without interference switching system; finally, with variable frequency transformation based on the actual energy saving efficiency, this paper summarized the feasibility to the fan frequency control of motor speed transformation and the promoting effect to energy saving.

Key words: energy saving; frequency control of motor speed; without interference switching

引言

随着《“十二五”节能减排综合性工作方案》的不断深入开展，我国电力、钢铁等行业严格按照“坚持降低能源消耗强度、合理控制能源的消费总量，推动技术进步相结合，大幅度提高能源利用效率”的政策方针，积极实施节能减排措施，以助力可持续发展。

山东威海博通热电股份有限公司作为威海经济技术开发区的主要供热单位，为区域内130多家企事业单位提供生产用汽和承担近500万平方米的集中供热任务。公司两台130t/h和一台220t/h锅炉作为主力锅炉，承担大部分供热和供暖任务。然而，由于传统设计方案存在不足，依靠风挡板来调整风压导致能源消耗量大，浪费极其严重。为积极响应国家政策号召并提升综合经济效益，山东威海博通热电股份有限公司对风机进行了变频调速改造。

1 循环流化床锅炉烟风机系统改造的必要性

首先，锅炉投入初期未考虑风机的调速运行问题。风机定速运行，完全由风挡板调整风压，挡板调节控制特性差，压力损失严重，挡板长期在30%~80%开度，系统效率低，造成厂用电居高不下。130t/h炉吨汽耗电量达9~10kWh/t，220t/h吨汽耗电量达11~12kWh/t，造成能源的极大浪费。

其次，传统设计的一次风机、二次风机以及引风机采用入口节流器(或称挡板、风门)开度调节压力。由于一般设计风量、风压均按要求比额定工况留有较大设计裕度，因此一般风机、电机选型偏大，因此实际风门开度在30%~80%，导致风机经常工作在低效区，浪费大量能源。

再次，风门调节的风量线性度不好，在进行风门开度调节时经常出现开度变化不大但风量变化很大的情况，很难实现风量精确配比要求的自动燃烧，影响循环流化床锅炉的运行效率。

因此在循环流化床锅炉的风机上应用变频调速设备能够降低机组的厂用电率，而且由于变频器调速所具有的优良特性，其应用可为锅炉机组的自动化控制打下设备基础，从节能与运行管理上降低机组运行成本。

2 高压变频器调速技术节能原理

异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的，在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小、效率高，是异步电动机最为合理的调速方法。

由公式n=60f/p(1-s)可以看出，若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的运行转速n。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前，变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。

对离心式风机而言，流体力学有以下原理：输出风量Q与转速n成正比;输出压力H与转速n的平方成正比;输出轴功率P与转速n的立方成正比。即：Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3。

当风机风量需要改变时，如调节风门的开度，则会使大量电能白白消耗在阀门及管路系统阻力上。如采用变频调速调节风量，可使轴功率随流量的减小大幅度下降。变频调速时，当风机低于额定转速时，理论节电为：

E=(1-(n′/n)3)×P×T

式中：n是额定转速，n′是实际转速，P是额定转速时电机功率，T是工作时间。

可见，通过变频对风机进行改造，不但节能，而且可大大提高设备的运行性能。以上公式为变频节能提供了理论依据。

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