锅炉风机调速运行目前普遍采用5种方案:①变频器技术;②加装液力偶合器装置;③采用双速交流电动机;④直流电动机驱动;⑤绕线式异步电动机转子串级调速。以前三项技术为主。其中第三方案(采用双速交流电动机)由于在运行中调速范围窄,操作困难大等问题,投入率较低。而变频器技术的应用目前尚属于起步阶段,所配套的高压变频器均属进口设备,价格较高。国内应用较多的是液力偶合器调速技术,如大同第二发电厂6号机组在1999年大修期间锅炉送、吸风机都装上了液力偶合器,通过运行比较和测试,节电效果比较显著,通过运行考验,尚未出现过大的质量问题,是2000年大力推广的节电改造项目。
1 调速特点的比较
1.1 变频器调速的技术特点
(1)调速范围广,高压大容量变频器调速范围可以做到0~100%额定转速;
(2)调节精度高,效率高,在正常变速范围内,变频装置的总效率在93%以上,功率因数超过0.95; 字串3
(3)可实现真正的软启动,对电动机和电网无冲击;
(4)输入功率因数高,只吸收很少的无功;
(5)设备发生故障时可随时切换运转,适用于不允许停机的要求。 字串6
1.2 液力偶合器调速技术特点
(1)投资少,设备成本低,易回收。
(2)在较大范围内可达到无级调速。
(3)能空载启动电动机,逐步启动风机叶轮。
(4)风机加装液力偶合器后因为取消了硬性机械连接,产生扭矩是通过油传递,利用滑差原理柔性传动。可防止电动机过载。 字串9
(5)双台风机启动时能做到均衡各电动机之间的负载,因为液力偶合器在运行中存在滑差作用,转速调整时对传递扭矩的影响不大敏感,使各台电动机负荷可均匀分配。
2 经济比较
风机在设计选型时都以系统设计参数风量和风压为基准,所选的风机以恒定转速为依据,要求配备运转可靠、造价低廉的异步电动机。为了风机启动安全,在选择电动机功率时应满足风机设计参数轴功率安全系数,而在运行中由于电动机转速恒定,风机参数的调整只能通过改变系统阻力的方法来完成,当系统阻力增大时,风机耗电要相对提高,造成运行经济性差。目前提出对风机的叶轮调速,可解决由于系统阻力造成风机耗电高的问题,经过试运行这样节电效果确实比较理想。根据风机的特性和运行状况进行比较,以图1和图2所示两种不同运行状况图来说明采用调速运行
的经济效益。
图1中,A为设计参数点,B为运行工况点,ΔH为节流造成的压降损失,ΔN为节流造成的功率损失。可以看出,A点是系统阻力曲线RA与风机特性曲线交点,所对应的是风机设计参数,B点是运行曲线点,A与B点之间为风机的裕量值,ΔQ=QA-QB;ΔH =HC-HB;ΔN=NA-ND。
图2中,Rn是以转速n为参量的系统阻力曲线,A为额定负荷运行工作点,n为调节转速与恒定转速的比,N为功率曲线。
从图2看出,A点为风机额定负荷运行点,当风机转速随机组负荷调整降低时,风机通过改变叶轮的转速使风机运行参数Q和H相应下降,而风机的轴功率也同时大幅度降低,使风机始终处在曲线的最佳高效区运行。风机轴功率随叶轮转速值的变化是按3次方规律。风机采用调节转速比调节系统阻力运行方式更为合理。 字串6
以大同第二发电厂3、6号炉为例进行比较,6号炉送、吸风机今年在大修期间加装了液力偶合器,从试验情况可以看出,风机采用调节转速后的节电效果是比较显著的,测试结果见表1和表2。 字串4
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通过表2中实测的送、吸风机在不同负荷运行时耗电的情况表明,送、吸风机采用调节转速幅度越大,在低负荷运行时间越长,节电的效果越明显。以上述两台机组相同负荷比较分析,以单机组年平均负荷160 MW计算,年运行7 000 h统计,送、吸风机加装了液力偶合器后节电[(1 273.2-745.8)+(2 407.3-1 126)]×7 000=1 265.9(万kW·h),每kW·h以发电成本0.13元计算,一年可节省164.57万元,当年就可以收回改造费用的投资。 (2)采用液力偶合器技术解决锅炉风机调速最主要的特点是投资成本低,并在一定的范围内可实现无级调速。
(3)两种调速装置的日常维护工作都比较小,并能长期稳定地投入运行。
(4)从安全运行角度分析,采用变频器调速时,如变频器出现意外故障可随时使风机切入恒速运行,而液力偶合器则必须要停机处理。