下载文档原格式
直接空冷机组空冷风机群运行节能分析董铮摘要：直接空冷系统在运行阶段会出现真空泄漏、结霜和积灰现象，这种情况会降低系统的安全运行效率。
这些问题可以通过优化计划、改进工艺、质量控制和定期维护来解决。
此外，环境温度、风速、风向等也会导致直接空冷系统结露，因此必须采取相应的措施降低散热器口的空气温度，提高系统的空气流量，使空冷机组能够稳定、定性地工作。
关键词：直接空冷机组；空冷风机群；运行节能前言直接空冷技术因其巨大的节水优势，在我国发电行业获得了快速发展。
尤其在北方煤炭资源丰富、淡水资源相对匮乏的地区，直接空冷发电机组的应用与推广对实现当地煤炭资源高效利用、节约发电用水意义重大。
然而，由于直接空冷机组冷端系统设备结构庞大，散热单元数量众多，机组运行背压易受负荷变化和外界因素的影响等，也使得对机组的运行调节更加复杂和频繁。
理论方法得到的计算结果无法满足机组的频繁调节，且机组现有的运行调节方式仍以运行经验和试验结果为主。
当运行条件发生频繁变动时，机组的运行调节不能紧随工况变化，存在主观性和随意性。
1空冷系统运行优化试验方法对于已投产的直接空冷机组，影响运行背压的因素主要有环境温度、空冷系统热负荷（机组负荷）、冷却空气流量（空冷风机运行频率）：pc=f（N，fF，ta）（1）式中，pc为运行背压，kPa；N为机组负荷，MW；fF为空冷风机运行频率，Hz；ta为环境温度，℃。
空冷风机最佳运行方式的确定是以净出力为目标函数，通过背压对机组出力影响特性和空冷风机耗功特性比对分析寻优得到，具体计算如下：（1）背压对机组出力的影响特性汽轮机初参数和高调门开度固定，通过改变背压使得机组出力变化，得到背压对机组出力的影响关系：ΔN=f（N，pc）（2）（2）空冷风机运行频率对背压的影响特性机组负荷和环境气温不变的情况下，通过改变空冷风机运行频率使得机组背压变化，得到空冷风机运行频率对背压的影响关系：pc=f（N，ta，fF）（3）（3）空冷风机运行频率对耗功的影响特性环境温度不变的情况下，通过改变空冷风机运行频率，得出不同风机指令下风机能耗与风机指令的关系：NF=f（fF，ta）（4）式中，NF为空冷风机总耗功，kW。
发电厂直接空冷系统采用变频控制应用问题摘要本文介绍了目前火力发电厂直接空玲系统的现状，变频器应用的可行性和必要性及变频器选择的常规要求。
关键词直接空冷；冷却风机；变频器0 引言空冷系统是指汽轮机的排汽或凝结排汽的冷却水被进人由翅片管束组成的冷却器管内，由横掠翅片管外侧的空气进行凝结或冷却的整个过程。
冷却器管内流体不与空气直接接触，而湿式冷却的塔内空气直接与冷却水接触并靠蒸发和对流冷却，故空冷系统可节省湿式冷却系统的蒸发、风吹和排污损失的水量，达到节约水资源的目的[1，2]。
空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统。
直接空冷系统根据通风方式分为机械通风和自然通风。
间接空冷系统根据配用的凝汽器分为表面式凝汽器和混合式凝汽器。
综合比较而言，直接空冷系统具有冷却效率高、占地面积小、投资较省、系统调节灵活、冬季运行防冻性能好等特点，目前国内正在进行的空冷电厂大多采用机械通风直接空冷系统。
1 接空冷系统简要原理及冷却风机配置概述对于直接空冷来说，其主要作用就是通过空气与蒸汽间进行热交换，利用用空气来冷凝汽轮机的排汽。
其中，机械通风方式供应系统所需要的冷却空气，这就是机械通风直接空冷系统基本特点，这种系统往往代替常规水冷却凝汽器，而安装在机组布置在汽轮机下方，主要是按照布置在主厂房外的空气冷却凝汽器为主，其中，空气冷凝汽轮机的排汽，热交换在空气与蒸汽之间进行。
另外，对于许多翅片管组成的凝汽器来说，排气管道送至室外的空气冷却凝汽器对于汽轮机排汽来说尤为重要，这是因为在此过程中，空气流过凝汽器翅片管束的外表面在轴流冷却风机的作用下，可以通过排汽冷凝咸水，然后利用重力自流的作用下，可以把凝结水集于布置在下方的凝水箱内，然后，汽轮机的回热系统内接受凝结水泵送回来。
对于由若干台空冷凝汽器构成的空冷凝汽器系统来说，台轴流风机都应该配置在每台空冷凝汽器上，另外，一般在高度为20m~45m的空冷平台上安装。
一个水平平面内布置的轴流冷却风机，往往都会存在轴流冷却风机群，因而显得较为庞大。
制冷空调系统中的变频技术与节能方案分析传统的制冷空调系统对能源的消耗是非常大的，尤其是对电能的消耗，这对经济效益的提升，造成了严重的影响。
因此，在我国空调行业不断发展的过程中，逐渐将节能理念应用到其中，降低对各项能源的消耗，通过利用良好的变频技术和节能方案，从而保证经济效益的同时，也为该行业的发展带来了新的发展方向。
标签：制冷空调系统；变频技术；节能方案一、变频技术概述分析变频技术是一种综合技术，主要以控制技术、微电子技术、电力电子技术和计算机技术为基础。
变频器是变频技术的结晶。
它广泛应用于各种行业的发展。
变频器的主要原理是，电源频率外电源通过三相全波整流，并为逆变器和控制电路提供所需的直流电源。
然后通过直流中间电路降低直流电路输出，得到高质量的直流电源。
最后，控制电路的直流输出功率。
转换为频率和电压，从而达到调节电机转速的目的，并通过电路和外部设备进行各种高性能的控制。
随着科学技术的飞速发展，技术水平不断提高，变频技术不断完善。
这样就能满足当今社会发展的需要，将其应用于制冷空调系统，对提高制冷空调系统的效率有很大的影响。
二、变频空调的特征（一）温度调节有效以制冷调节为例。
室内温度每下降0.5℃，变频空调的运转频率便下降1档；室内温度每上升0.5℃，变频空调的运转频率便上升1档。
换而言之，室内温度与变频空调的运转频率呈正相关，以实现快速制冷和减小室内温度的波动值。
（二）高效节能家用变频空调在维持室内温度恒定时采用低频，则无需频繁开启压缩机，因此其节电效果非常好，约为普通空调的30%。
需要强调的是，在节能方面，家用变频空调通常与热负荷、制冷量等参数有关，即当压缩机长期在高频状态下运转时，家用变频空调的耗电量将超过普通家用空调，因此应选择正确的容量。
（三）电压适应面宽通常情况下，当电压<180V时，普通家用空调的压缩机无法启动。
与此相比，家用变频空调支持低频启动，其中最低启动电压为150V，而运行电压介于160～250V之间。
发电厂空冷岛风机电耗分析与探讨某发电厂直接空冷发电机组，其空冷岛风机的功率消耗，在厂用电率中占有很大比例。
可见空冷风机的节能省电进行认真仔细的研究是当前各大电厂应该着力解决的问题。
针对直接空冷发电机组空冷岛风机的高电耗问题，如何采取有效的措施降低耗电量是我们共同需要探讨的问题。
标签：直接空冷.空冷凝汽器.经济性分析某发电厂三期#4、5机组为国产第一台2×300MW燃煤直接空冷发电机组，配哈尔滨锅炉厂生产的1056t/h自然循环锅炉，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的NZK300—16.7/537/537亚临界、中间再热、双缸双排汽、单轴、直接空冷冷凝式，额定功率主汽流量943.8t/h，额定背压15Kpa，凝汽量688.2t/h，冷却方式为单元制空气直接冷却机力通风。
考虑到防风，每台机组装有5排×6列共30台160kw哈尔滨空调有限公司制造的冷却变频风机，冷却面积86.3256万平方米，冷却面积比进口空冷风机大11万平方米左右。
风机为ACC自动控制。
在夏季干球温度为34℃，外界环境风速5m/s，风机100%转速情况下，保证汽轮机排汽背压不大于28Kpa。
1、空冷风机的耗电问题空冷岛不仅体积庞大，而且涉及到电气、热工、机务等多个专业。
空冷机组由于风机多，电耗大，风机的电耗平均占厂用电耗的10%左右。
一般占总发电量的1.3—1.6%。
它的优化运行空间很大。
做好了可以带来可观的经济效益。
当空冷风机在100%转速下运行时，风机消耗功率为3333kw.h，风机消耗的厂用电率为1.1%，约占机组厂用电率的12%左右。
一列风机全部停止运行，其余各列风机频率全部为50赫兹，风机消耗功率为2910kw.h，风机消耗的厂用电率为0.97%，约占机组厂用电率的10.8%左右。
所有风机全部运行，其中顺流风机频率全部为40赫兹，逆流风机频率全部为45赫兹，风机消耗功率为1950kw.h，風机消耗的厂用电率为0.65%，约占机组厂用电率的7.25%左右。
漳山电厂空冷风机工\变频切换运行分析报告1.前言漳山电厂的冷却方式为直接空冷。
每台机组配备25台空冷风机，分为5列，每列5台风机。
风机运行方式为变频无极调速。
由于夏季运行时，为了保证机组的运行背压，空冷风机需要全速运行。
此时空冷变频器的发热量大，加之环境温度高。
故需要空调系统来冷却变频器，以保证其的正常运行。
如果旁路空冷变频器，空冷风机工频运行。
在保证机组背压安全，机组经济性的前提下，停运变频器，则可节省大量空调电量及其损耗和维护费用。
2.经济性分析夏季运行时空冷变频间的空调需全速运行，其中海尔空调：13KW；中央空调：30×2=60KW（冷却水功率），电机功率：2.2KW；吉荣空调：22KW。
如果可以停运空调，按每年停运5个月计。
则节省的电量为：(13+60+2.2+22)*24*5*30=349920KW.h。
每台变频器的最大功率损耗为4.3KW,则总的损耗为:4.3*25*24*5*30= 387000KW.h。
总的损耗为：387000+349920=736920 KW.h。
按每度电0.25元计,总共可节省:736920*0.25=184230元.由于变频器的停运,可以延长变频器的使用寿命。
夏季切为工频运行,还可避免发生在夏季高温环境下,空冷变频器因烧电路板而发生的费用.从2005年空冷变频器指令输出图可以看出,05年4月中旬至8月中旬之间,空冷变频输出基本在94%左右,但是由于昼夜温差、峰谷差之间的变化，其变频器的输出还是有些小的变化，最低输出为80%。
3.安全性分析1)防止全速启动时，对变速箱、电机及风机叶片的机械冲击而损坏风机。
因为空冷风机全速启动时，启动电流达到1400A，就地风机的冲击也较大。
这些必须得到厂家的确认以后，才可实施。
否则因为全速启动时造成风机损坏，或者影响风机的使用寿命。
那将是非常危险的。
如果厂家不认可全速启动时，可以考虑使用软启动器对其进行启动，这样可以避免对风机巨大的机械冲击。
风机变频节能效果分析张振兴摘要：理论上风机采用变频器可以大幅度节约电能，降低生产成本，但是实际应用中风机采用变频器节能的效果，还是受许多因素的影响，需要进一步分析讨论。
关键词：变频器；电动机；效率；近年来，变频技术日趋成熟，在电力、冶金、石油、化工等行业得到了广泛的应用。
工业生产过程中风机类设备应用变频驱动节能效果尤其显著，由电机的同步转速表达式n=60f(1-s)/p 可知，转速n和频率f成正比关系，只要改变电机的频率就可以改变电机的转速。
以风机设备举例，未采用变频器驱动前不论生产需求大小，电机都要全速运转，风机通过调节液力耦合器或风门挡板来调节风量，能源消耗在液力耦合器或风门挡板上，使得能量以发热、震动、噪音等形式损失掉了，造成大量能源浪费。
风机驱动采用变频技术后，当要求风量减少时，适当调节变频器的输出频率，使电机的转速降低，就可以达到生产要求，比采用调节液力耦合器或风门挡板节能效果显著。
变频器由于调速范围宽、节能降耗，又能实现软启动减少启动时对电网的冲击及设备的机械冲击，延长设备使用寿命，目前是最理想的节能调速方式。
理论上风机使用变频器可以大幅度节约电能，降低生产成本，但是实际应用中风机采用变频器节能的效果，还要受到以下几点因素的影响，需要进一步分析讨论。
一、实际工况对风机风量的需求现场需求风量如果接近风机额定风量，需要电机全速运行、风机风门全开才可以满足，那么采用变频节能效果不大，变频器在系统中只起到一个软启动的作用。
如果现场需求风量不大，那么采用变频节能效果显著。
以高压除尘风机选型为例，项目设计阶段风机风量、风压的设计余量一般都大于实际需求5%-15%，另外设计过程中很难精确计算除尘管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种工况问题，通常把系统最大风量、风压作为选型的的基础依据，但是风机产品规格型号是有限的，往往选不到正好匹配的就要往大一级去匹配，大于实际需求20%-30%是很常见的。
变频调速技术的节能分析朱虎李冰江苏，南京，210003关键词：变频调速节能火电厂能耗摘要：阐述了变频调速技术的基本节能原理，并通过在火电厂的应用实例，证明了变频调速技术节能效果明显，适用面广，可靠性高，具有较高的经济效益和良好的推广价值。
1．引言在目前采用的各种电机调速技术方案中，变频调速技术已经成为主流。
和传统的电磁滑差离合器、液力耦合器等调速方式相比，它具有效率高，调速范围宽，运行可靠，调速性能优等特点。
在火电厂中有大量的高耗能的用电设备。
由于负荷的动态变化，在实际运行中大部分设备通常不在额定工作点工作，如送风机、引风机、给水泵等，如果用电动机直接驱动这些设备，存在巨大的电能浪费，而通过对驱动电机进行变频调速的技术改造，能大幅度减少能耗，达到节能的目的，对于火电厂的节能降耗，提高经济效益有比较积极的意义。
2．变频调速节能基本原理2.1 变频调速的基本原理异步电动机的转速n和电源频率f，转差率s，电机极对数p这3个参数有关：p sf n) 1(60-=（2－1）由式（2－1）可以看出，转速n和电源频率f成正比，只要改变电源频率，就可以改变电机转速。
2.2 风机水泵的工作特性以及应用变频调速技术的节能原理目前电机驱动的所有负载，可以分为3种类型：（1），平方转矩负载。
此类负载的特点是负载转矩和转速的平方成正比，常用设备包括风机、泵、冷冻机、制氧机等。
（2）恒转矩负载。
此类负载的特点是转矩恒定，不随转速变化而变化，常用设备包括起重机、搅拌机、离心机、电锯等。
（3）倒数转矩负载。
此类设备的特点是负载转矩和转速的倒数成正比，此类设备包括铣床、车床、电力机车等。
在火力发电厂中，风机和水泵的用电量大约占总厂用电量的45％，在电厂能耗中占有很重要的地位。
风机和水泵为平方转矩负载，即转矩和转速的平方成正比，应用变频调速技术的节能效果更加显著。
因此，在各个火电厂进行节能技术改造时，风机水泵类负载成为首先的考虑对象。
收稿日期：２００8-07-02
梁伟平（1963-）男，河北保定人，博士，从事自动化领域的教学和科研工作。
E -mail:lwp -123a@
速，在满足机组运行工况要求的前提下，使风机经常在需要的低转速下运行，噪声和磨损都比额定转速时低，有利于节约能源、环境保护、降低维修费用并延长设备寿命；实现电动机的软启动；对电动机提供各种保护功能；方便改变电动机的转向，实现部分空冷风机逆向运行；调速灵敏、线性度好。
目前，采用变频器调整空冷风机转速已得到了较多的应用，实践证明这种变频调速方法具有很好的节能价值。
1空冷风机变频调速系统组成及结构
空冷风机变频系统的电源由变压器及PC 柜通
过母线分别送给每台空冷风机变频器，每台变频器安装于独立的变频控制柜内，以下介绍变频柜、柜内设备及控制回路情况。
1．1隔离刀熔
隔离刀熔为母线提供保护作用，另外当变频器
及电机检修时，可断开电源，提供明显的断开点。
塑壳断路器也可起到相同的作用，与隔离刀熔相比，其缺点是结构复杂、故障率高。
率取在额定转速的0%～110%。
（2）通过正反转切换端子实现风机和电动机的正向和反向旋转。
（3）实现过压、过流、接地、短路等保护功能。
（4）实现电动机的软启动。
1．4交流输出电抗器
当变频器到电机的连线超过80m 时，建议采用
多绞线并安装可抑制高频振荡的交流输出电抗器，避免电机绝缘损坏、漏电流过大和变频器频繁保护。
1．5电动机
电动机需选用变频专用电动机，电动机功率根
据所选风机的不同为90～132kW 。
1．6变频器控制柜
变频器安置在一个就地控制柜内，柜内包括主
回路和控制回路、变频器与DCS 连接的用户接线端子、隔离刀熔、选择的输入/输出电抗器、可选择的输入/输出滤波器、保险丝、控制电路变压器及电机加热接触器等所有提供必要功能的设备。
机柜外壳的防护等级，控制室内为IP32。
机柜设计一般满足电缆由柜底引入的要求，特殊要求时电缆可由柜顶进入。
机柜内端子排布置在易于安装接线的地方。
在就
梁伟平等：直接空冷机组空冷风机变频调速的节能分析
第9期发电技术
地控制室变频器操作板上可对电机进行就地控制及显示。
所有相关的电动机和变频器的组态参数设置，可由此操作显示设备完成。
控制柜还具备：远方/就地转换开关、就地启/停操作开关；电源接通指示器、变频器运行指示器、变频器故障指示器。
就地控制柜的设计要考虑由功率损失引起的散热要求，且保证冷却气流不被内置的装置阻隔。
在控制柜上部安装轴流风机，每小时换气次数不少于400次。
1．7变频器控制回路
变频器与DCS间的信号联系分为DCS到变频器的控制指令和变频器到DCS的信号反馈。
DCS到变频器的控制指令：变频器启动、停止信号，变频器输出频率控制指令，变频器反转指令；变频器到DCS的信号反馈：变频器运行状态、故障、输出频率、输出电流反馈。
1．8其他辅助回路
辅助回路包括控制电源隔离变压器供电线路、轴流风机供电线路、电动机和齿轮箱加热线路，它们都应具有各自独立的隔离开关和熔断器，起到方便检修和保护设备的作用。
2空冷风机变频调速节能原理［2］
直接空冷机组风机电机运行方式有全速、双速和变频调速3种。
采用变频控制可节能、实现软启动，控制方便。
对风机的部分指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况，以往最常用的是调节风门、挡板开度的大小等来调整受控对象，这样，不论生产的需求大小，风机均全速运转，而运行工况的变化则在风门、挡板等处造成能量的节流损失，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量能源浪费和设备损耗，从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。
对于直接空冷系统庞大的轴流冷却风机群，继续采用传统的方法调控显然不可行。
由流体力学可知，流量与电机转速的一次方成正比，水压与电机转速的二次方成正比，则功率与电机转速的三次方成正比［3］。
如果效率一定，当要求调节流量下降时，转速可成比例下降，则轴输出功率成立方关系下降，即电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。
降低风机转速，可使流量成正比减少，轴功率成立方关系降低，节电效果显著。
因此，根据空冷机组不同的蒸汽负荷及环境温度，通过变频器调节空冷轴流冷却风机的转速，控制风机的启停，在节能方面的效益是显而易见的。
风机类设备多数采用异步电动机，直接启动存在着启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点，不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，会出现风机损坏、电机被烧毁的现象。
根据电动机的特性可知电动机的调速原理，异步电动机输出轴转速（简称电机转速）为：
n=（1-s）×60×f/p（1）式中：n为电动机同步转速，r/min；f为电动机定子供电频率，Hz；p为电动机极对数；s为转差率。
由式（1）可看出，改变公式中的参数f、p和s，即可改变电机的转速。
变频调速就是通过均匀地改变定子供电频率f，平滑地改变电动机的转速，并在调速过程中，从高速到低速均能保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能及足够强度的机械特性。
变频调速在改变输出频率的同时也改变了电压，使电机运行曲线平行下移，电动机可在很低的频率和电压下启动，逐渐提高供电频率和电压，使之以较小的启动电流、最大的转矩（电机启动转矩可达到其最大转矩，即变频器可用于启动重载负荷）无冲击地启动。
显然，变频调速在调速控制的同时实现了电动机软启动功能。
利用软启动功能将使电动机启动电流从零开始，最大值不超过设定电流（如额定电流），降低了对电网的冲击和对供电容量的要求，减轻了启动机械转矩对电动机的机械损伤，延长了设备使用寿命，节省了设备维护费用。
另外，风机经常在需要的低转速下运行，噪声和磨损都比额定转速低，有利于环境保护，降低维修费用并延长了空冷器的寿命。
而且轴流冷却风机经变频器控制可在20％～110％额定转速运行。
变频调速装置通过硬接线和通信方式与DCS相连。
直接空冷调速系统的调节与控制纳入DCS，可满足各种工况下汽轮机需要的运行条件，操作简便，控制灵活。
在我国北方新建的发电厂中，直接空冷机组占了很大比重。
目前，已发电或在建的600MW直接空冷机组达60套以上，在这些直接空冷机组中，绝大部分采用了空冷风机变频调速，实际运行中，变频调速系统取得了显著的节能效益。
600MW直接空冷机组一般采用110kW变频电动机，变频器的功率为132kW。
表1为某600MW 直接空冷机组变频器的实际数据。
由表1的数据可得出以下结论：当转速减小（相应工作频率下降）时，电机能耗大幅下降，可见变频调速的节电效果非常显著。
同时伴随着转速下降，电机的磨损、发热、噪音也将大幅减少，由此获得的经济效益也不可忽视。
3结语
第41卷
中国电力发电技术
表1
不同输出频率下变频器的功率、电流、电压输出
Tab.1The power,current and voltage output of converter at
different output frequency
定性，合理选择变频器及其配套系统，对于提高系统运行稳定性、保护电机、降低谐波有着积极的意义，采用变频控制空冷机组轴流风机，也将以调节方便、安全及时等为空冷机组提供良好的运营保障。
根据规划，在新增5600万kW 火电机组中有60％左右将建在缺水的西部和华北地区，预计每年全部新增火电机前景广阔，年均市场规模将高达80亿～100亿元。
参考文献：
［1］邱丽霞，郝艳红.直接空冷汽轮机及其热力系统［M ］．北京：中国
电力出版社，2006．
QIU Li -xia,HAO Yan -hong.Direct air -cooling steam turbine and the thermodynamic system ［M ］.Beijing:China Electric Power Press,2006.［2］李遵基．电力控制理论及其应用［M ］．北京：电力工业出版社，
2003．
LI Zun -ji.Power control theory and application ［M ］.Beijing:Power Industry Press,2003.
［3］栾世超，徐东雁，杨翠玲.变频调速器节能原理及应用［J ］.信息
技术，2000（2）：21-24．
LUAN Shi -chao,XU Dong -yan,YANG Cui -ling.Principles and application of energy conservation for frequency converters ［J ］.Infor -。
