电厂风机节能改造分析论文

摘要：银川西夏热电厂#1炉脱硫增压风机设计时采用带电机直接工作的传统控制模式，投运两年问题逐渐暴露出来，现场电机与拖动系统不匹配，设备运行效率低，影响全厂经济效益，后经我厂技术改造，采用高压变频控制方式，运行采用一拖一方式，用变频器控制电动机的运行，效果明显，运行经济性有很大提高，对比的效益明显。下面是小编精心推荐的《电厂风机节能改造分析论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

电厂风机节能改造分析论文 篇1：

高压变频调速技术在发电厂300?MW机组中的节能应用

[摘    要]高压变频调速技术在发电厂中应用较为广泛，尤其是在发电厂风机与水泵设备上应用高压变频调速技术，能够有效调节风机和水泵的运行速度。在发电厂中，风机与水泵的用电量最大，如果风机和水泵的运行效率不高，很容易造成严重的电能浪费。应用高压变频调速技术能够有效提高风机和水泵的运行效率。本文对高压变频调速技术在发电厂节能方面的应用情况进行了分析，以供参考。

[关键词]高压变频调速技术;300 MW;风机;水泵;应用

Energy-saving Application of High Voltage Frequency Conversion Speed

Regulation Technology in 300 MW Units of Power Plant

Shen Wei-rui

本文以火力發电厂中300 MW机组为例，对相应的风机与水泵用电消耗情况，以及高压变频调速技术在风机和水泵中的节能应用情况进行分析[1]。当前，高压变频调速技术在工业中的应用较为广泛，尤其是发电厂，为提升风机与水泵的运行效率，减少用电消耗，就需要采用高压变频调速技术[2]。在具体应用中，应当根据变频调速原理，结合风机与水泵的具体情况，合理应用高压变频调速技术。

1  变频调速器

变频调速器生产过程中，充分结合了计算机信息技术，在工业设备中有着较为广泛的应用。随着科学技术的不断发展，变频调速技术不断更新，相应的体积不断变小，重量在减轻的同时，其性能不断增强，在工业生产中发挥着越来越重要的作用[3]。以发电厂为例，变频调速器在风机和水泵应用较多，通过对变频调速器的使用，可以有效提升风机和水泵的运行效率。随着变频调速器的不断发展，在电力行业中的应用范围也在不断扩大，相应的性能不断完善，人们对变频调速器也更加重视起来。

2  高压变频调速技术应用现状

2.1  行业应用

从目前行业发展现状看，高压变频器主要被应用于基础工业领域与重工业领域中，在一些轻工业领域中，一部分情况下也会应用到高压变频器。

2.2  技术需求

从当前对高压变频调速技术的需求情况看，这一技术更多的被应用在节能节电设备设施上。利用高压变频调速技术能够有效改善发电厂风机与水泵的负载量，从而能够有效实现对相应压力与流量的调节控制作用，进而保证相关设备运行更加节能[4]。同时，在一些工厂中，在皮带机与提升机等相关设备领域上，同样可以通过应用高压变频调速技术来对相应的负载情况进行控制，进而保证相应设备的节能运行。

2.3  产品结构

高压变频器的产品拓扑结构以及技术发展路线情况显示，当前高压变频器相关产品还是更多的被应用于两象限的通用产品之中，技术发展则偏向于单元串联。目前，变频器结构大多以四象限三电平能量回馈性结构为主，我国相应的变频器产品结构中也有部分产品运用到多电平能量回馈结构中相应的单元串联。有些高压变频器产品的用途相对比较特殊，这类较为特殊的变频器结构主要有交一交结构以及电流源型结构等，与一般的高压变频器产品相比，这些高压变频器的应用领域较少，有着很强的针对性。

3  高压变频调速技术节能控制原理

电能生产过程中，辅机系统主要的生产过程中的流量、压力、液压以及温度等数据进行严格的控制。通常辅机系统所采用的控制方案，主要是对阀门以及挡板等开度设备和机械设备进行控制，在此基础上来调节相应特性参数的定量。在这一控制方案操作过程中，通常会出现较为显著的节流损失问题[5]。另外，辅机电机的运行一般都会长时间处于一个工频运行，但在实际的运行过程中，通常辅机系统的运行都处于非满负荷状态，因此相应的电能资源形成很大的浪费。

应用高压变频调速技术能够有效实现节能效果，在应用过程中，结合辅机系统的实际运行情况，对其相关工艺参数进行合理的利用，可以有效控制电机输入的电源频率，进而保证辅机系统输出、输入系统的有效平衡，并能够对平衡情况实现有力控制，进而保障相应电能资源的高效利用，从而避免节流损失问题的发展，更好的控制实现节能较好目标。同时，通过采用合理的变频调速控制方案，还能有效控制起动电流，进而使得辅机系统起动过程中，更好的控制好厂用电系统冲击问题，还能有效延长辅机系统的使用时长。

结合相关理论，对相应的风机和水泵转速进行调节，相应的性能调节曲线见图1。从n1调整到n2时，相应的能量，其转换效率所呈现的是持续不变的状态，结合功率（N）、扬程（H）、相应流量（Q），就能够根据公式计算出相应的改变，具体公式如下：

（1）

图1 改变水泵或风机转速的调节性能曲线

利用这一公式，就能够按照水泵与风机相应的特性，来对其进行调节。结合式（1），对图1进行分析，可以看出所采取的调节方案中，通过常规阀门调节或者是挡板变流调节，电机处于一个额定转速进行运转时，相应的管阻特性能够在阀门全开到关小这一过程中，实现对扬程和流量等设备参数的有效控制。

利用面积估算方法，可以大概了解相应的电能消耗情况。在调节流量条件相同时，从Q1到Q2的转变过程中，常规阀门与挡板变流调节的电能消耗量为OQ2BH?2，采用变频调速节能控制方案后，相应的电能消耗量则为OQ2CH2。

根据相应的分析结果，变频调速控制相应的功率要远低于节流控制轴功率，且相应的风机或者水泵的电机推动系统理论能够让相应的电能资源H2CBH?2实现有效节能。根据相应的电机学知识内容可以了解，风机或者是水泵电机的生产转矩以及相应的电机输入电源，相应的频率（f）、磁极对数（p）以及转差率（s）这三个参数之间存在直接的关系，相应的关系式为：

（2）

从式（2）可以看出，电机转速的调整只要改变相应的磁极和电机转差率就可实现，能够在很大程度上实现对相应的电机机械结构的优化。但在实际调整过程中，其可行性与灵活性还是比较差。当前，经過多年研究，电机输入电源频率改变相应的成果已经有了突破性的进展，同时，在实际应用过程汇总也有着较为成熟的经验[6]。简单来讲，在风机和水泵的电解节能改造过程中，应用变频调速技术就能够有效控制电机输入电源频率，进而有效调整电机转速，进而充分保障动态调节电流改造的有效实现。

4  高压变频调速技术在发电厂节能方面的应用

4.1  在风机中的应用

风机作为发电厂中重要的辅助设备之一，以火力发电机为例，在锅炉中的送风机、引风机、一次风机或排粉风机和烟气再循环风机这几种风机运行过程中，所消耗的电量能够达到整个机组相应发电量的2%。且电站锅炉风机相应的容量会随着发电机组容量的不断提高而增大。因此，为有效降低发电厂用电率，就需要不断提高风机的运行效率[7]。在火力发电厂运行过程中，送风机作为辅机设备，主要是给锅炉提供氧气，引风机则是将锅炉高温烟气进行除尘后排出的设备，这两个设备是电站锅炉中的主要辅机设备。

通常，300 MW机组所采用的是动叶可调的送风机（1800 kW）两台以及静叶可调的引风机（2200 kW）两台。送风机能够有效保障风煤配比，可以对燃烧所需的灰粉可燃物与烟气含氧量相应的比例进行有效控制，引风机则能够稳定锅炉膛负压情况。针对机组负荷变化情况，应当确保送、吸风量与煤粉量的灵活调整，以此来确保锅炉燃烧以及负压的稳定[8]。300 MW机组要实现对风量的有效调节，需要对相应的动、静叶进行调节，在调节过程中相应的节流损耗会出于20%额定容量左右。但应用变频调速技术，可以有效消除风门与叶片的节流损耗问清。

4.2  在水泵中的应用

在300 MW机组运行过程中，相应的除氧器压力会根据机组负荷情况而变化，在66～300 MW范围内，相应的滑压为0.15～0.8 MPa。水泵的转速越高，尤其是在满负荷转速运转是，水的温度很容易达到饱和温度，进而被汽化，从而造成汽蚀[9]。通过对水泵变频调节改造，可以有效提高水泵的抗汽蚀能力。在火力发电机组运行中，相应的水泵包括循环水泵、凝结水泵以及锅炉给水泵，还有包括热网水泵、消防水泵、生活水泵、补给水泵、射水泵、冷却水泵、灰浆泵、除盐水泵、清水泵、低压加热器疏水泵、过滤器反洗泵以及轴封水泵等。发电厂水泵数量较多，在电力生产过程中，所消耗的电量在整个电厂用电量中占很大一部分比例，是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此，要实现发电厂的节能生产，就一定要提高水泵的运行效率[10]。应用高压变频调速技术，对水泵转速进行调整控制，可以有效提高水泵运行效率，同时，还能降低水泵汽蚀发生概率，延长水泵使用时间。

5  结语

在发电厂的风机与水泵中应用高压变频调速技术，能够有效保障相应设备的安全可靠运行，进而实现相应节能效果与经济效益的有效提升。在发电厂电力生产过程中，风机与水泵作为主要的电量消耗设备，应当加强对高压变频调速技术的应用，才能有效减少发电厂发电能耗与成本，进而提升发电厂的经济效益，提高发电厂的市场竞争力，因此，应当大力推广高压变频调速技术。

参考文献

[1] 李利生，林红波，等.高压变频器在300 MW火力发电厂中的应用[J].变频器世界，2016（1）：74-78.

[2] 潘博.浅谈高压变频调速技术的应用[J].数字化用户，2018，24（43）：31.

[3] 程晓辉.高压变频器在火力发电厂的节能应用[J].神州旬刊，2016（4）：32.

[4] 王维坤.高压变频调速在火力发电厂中的应用[J].科学与财富，2018（2）：71.

[5] 郭辉，王曰峰，等.火电厂锅炉电动给水泵系统优化及节能分析[J].电气传动，2015，45（10）：60-63.

[6] 郭宝兰.高压变频器在发电厂风机上的应用与节能分析[J].华东科技（综合），2019（5）：301.

[7] 易文平.高压变频调速技术在火电厂中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（20）：1012，1969.

[8] 冯逸.高压变频器在发电厂给水泵系统中的应用[J].电子世界，2016，57（10）：47-48.

[9] 王志刚.高压变频器在电厂节能改造中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2015（3）：1166.

[10] 崔祖涛，董赫伦.浅析变频调速技术在火电厂中的应用[J].科技创新与应用，2015（20）：130.

作者：沈葳蕤

电厂风机节能改造分析论文 篇2：

西夏热电厂#1炉脱硫增压风机运用高压变频技术控制效果

摘要：银川西夏热电厂#1炉脱硫增压风机设计时采用带电机

直接工作的传统控制模式，投运两年问题逐渐暴露出来，现场电机与拖动系统不匹配，设备运行效率低，影响全厂经济效益，后经我厂技术改造，采用高压变频控制方式，运行采用一拖一方式，用变频器控制电动机的运行，效果明显，运行经济性有很大提高，对比的效益明显。

关键词：西夏热电厂 #1炉脱硫增压风机 传统控制模式 高压变频技术

1 概述

降低火力发电厂的厂用电率是提高电厂经济效益的一条重要途径，电厂中大量的风机、水泵是用电大户，对它们进行节能改造、减少用电量对全厂降低厂用电率意义重大。

目前，在西夏热电厂机、炉主要动力设备中，如凝结水泵、热网循环水泵、送风机、脱硫增压风机等普遍存在电动机及被拖动设备效率低，电机、风机、泵等设备落后，系统匹配不合理，“大马拉小车”现象严重，经两年投运实践，这些设备调节方式落后，经常低负荷运行，比同行大型机组效率差很多，对我厂发电的经济效益有很大影响。

2 #1炉脱硫增压风机控制装置运行情况

#1炉脱硫增压风机，设计时增压风机（送风机）带电机直接工作，电机铭牌：型号YKK8002-12 Pn=1120KW，Un=

6kV，In=142A。风机风量=699375N；风机风压=1728Pa，COSΦ=0.85。

2008年12月投产，至2011年初设备运行还不到大修期问题就很普遍。常见的问题：①工频启动时启动电流大，对电网冲击明显；②按照电机每年运行300小时计算，相比同类电厂增压风机厂用电率，确实浪费不少电量；③系统匹配不合理，运行时还出现风道调整不好会有工频下共振现象；④风道有震开裂的现象，甚至于还对机组出力和环境保护有影响。

3 设备改造及运行效果

为此厂里经过努力，争取上级部门同意，及时对它进行了技术改造，本着节能增效的目的，将增压风机控制改造为变频控制方式。

系统改造主回路方案：变频器控制采用一拖一方案，变频器接于厂用高压6kV系统（主动力电源系统）用于电动机的变频控制；为了增加运行可靠性，变频器另加一套旁路系统。改造后设备如下：

变频器铭牌：型号LPHT-06K-10-1400A，Pn=1400

KW，Un=6kV，In=210A，风机风量=874219N；风机风压=2160Pa，cosΦ=0.96。

2012年下旬改造后投入运行经改造后运行一段时间结果看，改选后增压风机挡板开度由以前的80%上升到了98%，大大缩短了管道阻力损失，提高了运行的稳定性。采用高压变频技术后，驱动电动机的工作频率基本上在30-40Hz之间，与工频50Hz相比，降低了风机的转速，减少了能量损失，降低了运行费用。变频启动时电机转带缓慢上升，使整套风机设备的零部件寿命延长，很大程度上减少了挡板调节，延长了挡板寿命。降低了检修工作强度和工作量。这次改造的意外收获，解决了风道在工频运行下的共振现象。

4 设备改造前后运行节约电量对比

#1炉脱硫增压风机变频改造后节能分析（电机功率538KW，电压=6kV，电流=37A）应用北京四方乐普高压变频器带来的对比效益

统计方法说明：增压风机80%运行周期内，工频并挡板全关状态下电流130A，变频并挡板全关状态下电流85A，因此，增压风机的节能电量可以按固定比率计算，要考虑大部分时间要采用挡板调节。节约电量=1.732x节约电流x电压x功率因素x运行时间（指变频运行的时间）。

通过实地抽样测算，变频改造后取得了良好的节能效果，降低了生产成本，取得了较好的经济和社会效益。

5 结论

目前，在西夏热电厂机、炉主要动力设备中，脱硫增压风机首先采用高压变频技术，电动机的转速可以根据需要调节，运行稳定，安全可靠，节能效果明显，为我厂机、炉主动力设备改造开了个好头，这项改造成功之后，有一定的推广价值。我厂逐步将在凝结水泵、热网循环水泵、送风机等普遍采用高压变频技术，将为我厂运行产生更大的经济和社会效益。

参考文献：

[1]逯乾鹏，项立峥.高压变频调速与电厂节能[J].变频器世界，2006（08）.

[2]项立峥，逯乾鹏，李南坤.高压变频调速技术及发展趋势研究[J].电力设备，2005（06）.

[3]丁洋.热电厂锅炉风机高压变频节能技术改造的研究[D].山东大学，2012.

作者简介：

张瑞峰（1967-），男，山西襄汾人，电力工程工程师，从事电器设备维护工作。

作者：张瑞峰

电厂风机节能改造分析论文 篇3：

地方热电厂变频技术的应用

[摘 要]电力行业中,如何降低厂用电率一直是一个难题。我国的厂用电率明显高于发达国家,特别是随着国民经济的发展,新建成投产了一大批大型机组,总装机容量不断提高,电网供电容量出现富裕,部分机组负荷偏低或长期变负荷运行,加上近年来煤价上涨,降低厂用电率就成了提高电厂经济效益的重要因素。而厂用电的70%左右都是消耗在泵与风机上(假定全部由电机驱动),所以对泵与风机的节能改造可以取得立竿见影的效果。

[关键词]热电厂;变频改造;风机

改革开放以来,我国工业总产值不断提高,但是能耗比不断增大,据不完全统计,我国每年用电量的70%消耗在电动机上。我国电机整体运行状况跟发达国家比有很大差距,机组效率75%左右,比发达国家低10%。整体效率30%~40%,比发达国家低20%~30%。大量工业设备中,仍采用交流电动机恒速传动的方案运行,比如风机的调节主要采用风门挡板开度和开关风门的方式,运行状态改变,电动机功率仍然不变,白白浪费了很多的能量。

近年来,随着国家倡导节能减排和电子技术的创新,变频技术作为一种新兴的节能技术被广泛应用于各行各业并取得了良好的效果。

江苏吴江中国东方丝绸市场股份有限公司盛泽热电厂地处素有“日出万匹,衣被天下”的丝绸之乡——盛泽,总装机容量超过5万千瓦时,拥有2台75T/H、5台100T/H锅炉。作为一家典型的地方热电厂,近年来由于周边热电厂的建设和一些高能耗企业的外迁,供热流量降低到250T/H左右,导致部分机组低负荷运行,由于盛泽镇纺织企业为主的热用户存在日夜供热量变化较大的现象,使机组长期变负荷运行,导致厂内配置的大量泵与风机不得不在低负荷下长期运行。由于近年来国产变频技术已经成熟并克服了成本过高的难度,加上燃料价格的上涨和建立循环经济的倡导,热电厂在2007年对厂里配备的数十台送引风机和各型泵进行的变频改造水到渠成。　

一般情况下,很多人都用相似定律的比例率来计算风机、水泵变频调速的节电率。但是,实际中却没有这样的节能效果。由于相似定律是研究、设计风机本身的规律,它是就风机而论风机的定律。对于工作在管道系统中的风机必须视具体工况进行分析计算,由于风机的入口和出口风压是否为大气压,直接关系到风机的轴功率变化。因此,风机的节能计算不能照搬照抄相似定律,风机的节能计算必须根据具体实际工况进行分析计算,也应当考虑变频调速之后风机的效率、电动机的效率、变频器的效率等因素的影响。本文以送引风机变频改造为例分析。

1 对变频改造的经济性分析

盛泽热电厂采用的是我国中小机组常用的高效离心风机,但实际运行效率并不高,其主要原因之一是风机的调速性能差,二是运行点偏离风机的最高效率点。我国现行的火电设计规程SDJ-79规定,燃煤锅炉的送、引风机的风量裕度分别为5%和5%～10%,风压裕度分别为10%和10%～15%。这是因为在设计过程中,很难准确地计算出管网的阻力,并考虑到长期运行过程中可能发生的各种问题,通常总是把系统的最大风量和风压富裕量作为选择风机型号的设计值。但风机的型号和系列是有限的,往往在选用不到合适的风机型号时,只好往大机号上靠。这样,电厂锅炉送引风机的风量和风压富裕度达20%～30%是比较常见的。这就为风机的变频调速节能改造造就了巨大的潜力,即使在机组满负荷运行时,也有20%～30%的节电率。

日常运行中,由于热电厂的特点,外界负荷往往随着供热流量的起伏在变化着,当负荷变化时,锅炉的供风量也要变化。离心风机的供风调节方式主要通过开关风门、调整进风挡板来实现。这种方法属于节流调节,在节流过程中,风机特性曲线不变,转速不变,风门开度减小,管道阻力增大,阻力损失增大,而输入功率不变,能量就白白损失在节流过程了。这种节流损失一般占额定功率的30%。从风机使用的一般性经验可以知道:工频运行状态下,用风门(风阀)调节风量的风机在使用过程中的负荷在50%～80%波动;负荷越小风门(风阀)的节流损失就越大,风机效率也就越低。而改用变频器调速方式(即电机改变供电频率的方式)就几乎不存在风门的节流损失,同时变频装置对电动机可以采用软启动方式启动,不存在启动冲击电流,可提高系统的安全系数,减少了节流损失,变负荷下的理论最大节电率也达到了30%。

2 变频调节的原理

我们知道,交流电动机的同步转速表达式为:

n=60 f(1-s)/p(1)

式中:n——异步电动机的转速;

f——异步电动机的频率;

s——电动机转差率;

p——电动机极对数。

由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0～50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

根据流体力学的基本定律可知:

Q₁/Q₂=n₁/n₂(2)

H₁/H₂=(n₁/n₂)²(3)

P₁/P₂=(n₁/n₂)³(4)

根据流体流量与风机的转速关系式(2)可知,流量Q与风机或泵的转速n的一次方成正比;转矩M与转速n的二次方成正比(3);输出功率N与转速n的三次方成正比(4)。

由此可见,当负荷变化而风机转速降低时,则输出功率将按三次方递减,而变频调速器就能较好地解决这一问题,达到节能的目的。

3 直接经济效益分析

根据盛泽热电厂统计,至2007年4月26日,已全部完成5台100T/H锅炉引风机的高压变频改造。经过改造后引风机实现了软启动,变频运行时由于风机挡板全开,振动明显减小,运行电流有较大幅度降低。通过对改造前后实际运行数据的分析比较,锅炉引风机经高压变频后平均节电率达57.2%,按2006年全年引风机总耗电690万千瓦时计算,每年可节电395万千瓦时,节约生产成本160万元,实际投资回收期仅需要1.5年。

4 间接经济效益分析

用变频器启动电机,对电机、电缆、开关等无冲击电流(用工频启动时,启动电流是电机额定电流的6~7倍,经常造成电机、电缆、开关损坏,机组被迫减负荷或停机),设备健康水平大大提高,减少维护费用和违约电量造成的经济损失。这部分隐形的间接效益也是可观的,估计在10万~20万。

5 结 论

随着电厂对变频技术的研究和推广,我国的节能减排技术已经达到国际先进水平。中电联副秘书长王志轩称,中国电厂煤耗已经处于世界领先水平,2008年煤耗达到347克,燃煤和脱硫机组占整个机组的比例已超过60%。而2008年美国的煤耗是360克。这在很大程度上归功于新技术的推广和电厂管理水平的提高,但是,变频技术并不是万能药,还是有一定缺陷的。

(1)变频器特别是中、高压变频器初投资过高。

(2)电厂电价只能按成本电价或上网电价计算,电价相对较低。

(3)变频器的维护工作比较复杂,一旦发生故障,企业普通的电气维修人员一般很难处理。

但是,随着电子技术的发展,克服了以上的不足之处,变频技术在地方热电厂的应用将有越来越广泛的空间。

参考文献:

吴忠智,吴加林.变频器应用手册[M].2版.北京:机械工业出版社,2002:57-115.

[收稿日期]2009-07-01

[作者简介]张望,男,2002年毕业于南京工程学院热能动力专业,助理工程师。

作者：张 望