简述泵与风机变频运行的节能分析

摘要：本文简要阐述了泵和风机的变频调节原理，并通过我公司锅炉一次风机的变频改造的实例，说明泵和风机的变频运用具有广泛的实用性和优越性。

关键词：泵和风机 变频调节 节能降耗

【分类号】：TU831

1 前言

近一段时期，随着环保成本的投入增加和煤炭资源的日益消耗，节能降耗已经成为火电厂降低成本，保持盈利的重要手段之一。在日常生产中，降低厂用电是控制成本的主要途径，而电厂中各种泵和风机则是最主要的耗电设备，并且这些设备往往是长期连续运行和常常处于低负荷及变负荷运行状态， 运行工况点偏离高效点，运行效率降低， 大量的能源在终端利用中被白白地浪费掉。因此，对电厂泵和风机进行节能研究与改造具有重要的现实意义。

2 泵和风机变频调节的节能原理

改变泵和风机转速可以改变泵的性能曲线， 在管路曲线保持不变情况下， 使工作点改变， 这种调节方式称为变速调节。如图1 所示， 当泵和风机的转速升高时， 泵和风机的性能曲线上移， 工作点上移，流量增加； 反之， 泵和风机的转速下降时， 其性能曲线下降， 工作点下移， 流量减少， 从而实现泵和风机的调节。

图一 泵的变速调节

泵的转速（ 即电动机的转速）

n= （ 1- s ） 60f /p （ 1）

式中s为电机转差率， 取s = 1. 3%；f 为交流电频率；p为电机磁极对数。

通过式（ 1） 可知变频器是通过改变电源频率f 来改变电动机转速的。可通过降低转速达到节能的目的。这里必须指出， 变频器的投资很昂贵， 投资必须审核变频器以取得经济效益。

3 一次风机变频改造实例

3.1一次风机变频改造电气部分方案

华美公司为2×55MW热电机组， 配两台2×260t /h循环流化床锅炉， 一次风机LZN2398型离心式风机。配备1600kW电机， 原运行方式采用风门调节供风量， 进口风量201989m3 /h， 风机转速1490r/min， 在负荷变化时存在较大的过剩风量。为了解决工频运行不经济的问题，我厂对两台锅炉的一次风机进行了变频改造。

由于变频调速技术改变了普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下，即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而达到系统高效运行的目的；使用变频调速技术后降低了低位风机频繁起停，低速稳态运行时间增加，但泵类负载在低速时负载与转速的平方成比例减小，虽然散热能力变差，但温升不会有太大变化，不会因调速而影响电动机允许最大轴输出功率。同时，为了节约投资， 保留现有的一次风机电动机和高压开关， 各增加一台采用ZINVERT 系列智能， 高压变频器， 在一次风机附近建设变频器小室， 采用“一”字排列安装方式， 并增设专用冷却风道。一次风机电动机采用变频控制方式， 一次风调节挡板仍保留， 在锅炉DCS操控盘上， 增加一次风机变频远操界面， 实现了手、自动控制及无扰切换等功能。

图二 改造方案示意图

如图二所示，变频器接入原电气回路， K1是变频器电源进线手动操作的刀闸，K2是变频器出线手动操作的刀闸（为单刀双掷型刀闸， 可分别在“变频”、“工频”间切换。）

3.2改造前后一次风机效率比较

为了对一次风机改造前后效率进行对比，现选取机组负荷为35MW，45MW，55MW，60MW四种工况的参数进行对比，风机参数如表1所示。

表一 一次风机运行状况

通过表一中的数据可以看出，一次风机工频运行改为变频运行后，功率大大降低，尤其是在低负荷时，工频运行的节流损失情况得到明显改善，从而节省了厂用电。

4 结束语

一次风机变频改造还具有一下优点：

（1）设备运行和维护费用下降： 采用调速后， 由于通过调节电机转速来实现节能， 在负荷低时， 电机、风机的转速也降低， 设备的轴承等磨损也减轻， 维护周期加长， 设备运行寿命延长。同时也降低了风机的噪音。

（2）可对电机实现软启动： 启动电流不超过额定电流的1.2倍， 电机的使用寿命增长。同时减少了由于启动时的机械冲击对轴承、阀门、管道等造成的损坏。

过去电厂中泵和风机的辅助设备普遍采用改变阀门或挡板开度的节流调节方式。这种调节方式虽然简便易行， 但能量损失大。采用变频调节方式后能大大降低能耗。因此，泵和风机采用变频调节的优越性使其在电厂生产中得到广泛应用，创造了良好的社会和经济效益。

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