循环流化床锅炉一次风机变频器改造

循环流化床锅炉一次风机变频节能改造作者：曹汝鹏彭涛来源：《中国科技纵横》2015年第21期【摘要】发电企业的节能改造是一项长期工作，降低大电机的电量消耗，节省厂用电量是降低发电成本的一种方法。

本文介绍了循环流化床锅炉一次风机应用内反馈斩波调速系统的节能改造方案及效果分析。

锅炉一次风机在设计中必须保证一定的余量（保险系数），比实际应用的容量要大的多，再加上生产需要调节要求，在运行中都要进行负荷的调节，风机的流量也要跟随进行调节。

【关键词】变频器内反馈斩波调速比较节能改造我公司二电厂的#1、#2循环流化床锅炉一次风机采用的是传统的调节方式，即风门节流调节。

由于这种调节方式仅仅是改变通道的流通阻力，而驱动源的输出功率并没有改变，增加了电能的消耗，致使生产用厂用电率高，厂用电率不易降低。

另外电机全速方式运行，长期采用风门挡板调节，增加了电机的负荷与风箱通道的损耗，因此选择一种变频调速方式在实际生产发电中非常关键，如果改变电机的转速满足生产，不但提高了风机的运行效率，降低厂用电量，还使电机和风机运行平稳，降低电机发热，风机振动，风箱磨损的情况。

并且可以节约很多的电量。

1 高压变频器与内反馈斩波调速的对比发电厂辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。

降低厂用电率，降低发电成本提高电价竞争力，已成为各发电企业努力追求的经济目标。

所以公司决定对二电厂#1炉一次风机先进行节能改造。

首先是优选调速方案，对于三相异步电动机可以分为鼠笼式交流异步电动机和绕线式交流异步电动机，电机调速实际是控制电机机械功率，电机转速与机械功率成正比。

改变机械功率的原理有两种，一种是电磁功率控制，另一种是损耗功率控制。

调速的原理相同，但调速的方法不同。

目前高压电机调速方法有高压变频调速与内反馈斩波调速。

1.1 高压变频调速优缺点分析近年来，各种高压变频器不断出现，高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。

根据高压组成方式可分为直接高压型和高—低—高型，根据有无中间直流环节来分，可以分为交—交变频器和交—直—交变频器，在交—直—交变频器中，按中间直流滤波环节的不同，可分电压源型和电流源型。

循环流化床锅炉一次风机变频改造“抢风”原因及应对措施探讨摘要笔者在本文当中分析了循环流化床锅炉一次风机在应用高压变频改造技术中出现的“抢风”问题，并通过协调控制技术解决了这一问题，为高压变频技术在电厂风机系统改造中的成功应用提供了一种新的思路和方法。

关键词循环流化床锅炉；一次风机；高压变频；协调控制；抢风循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术，它具有燃料适应性广、NOx、SO2低排放、燃烧强度大、负荷调节幅度大等优点，是目前商业化程度最好的清洁燃煤技术之一。

但由于其采用的循环流化燃烧技术，导致其风机耗电量大，特别是一次风机耗电量占到厂用电量的20%以上，因此对一次风机的节能改造是有效降低循环流化床机组的有效途径。

对于循环流化床锅炉来说，一次风系统是锅炉燃烧的主要动力系统，通过控制一次风量来控制锅炉的燃烧，燃煤和床料在一次风的作用下在炉膛内呈流化态进行燃烧。

但是由于一次风量调节是由风机出、入口挡板控制，节流损失较大，挡板开关速度反应缓慢，调节精度低，且一次风机通常为“驼峰”特性，调整特性差，压力、风量调整不当，风机效率下降明显，严重时导致设备直接过载保护跳闸。

这些问题严重制约了一次风系统的节能降耗和运行可靠性。

而高压变频技术刚好可以解决这些问题，因此目前成为各发电厂降低设备能耗水平，改善生产工艺，提高设备可靠性的首选。

但在高压变频技术根据不同的情况，在工程实践应用中还存在一些具体问题，本文就某电厂一次风机高压变频改造过程中遇到的具体问题进行分析，并提出解决措施。

1 一次风系统变频改造某电厂#1锅炉为无锡华光锅炉厂480T/H循环流化床锅炉，配套的两台一次风机为6kV\1600kW单级离心风机，冷渣系统采用4台滚筒式冷渣器，排渣口横向均布在布风板上。

风量调节方式采用入口挡板调节，运行方式为两台风机并列运行，改造采用了“一拖一”的改造方案，改造后节电效果十分明显，平均节电率均达到了30%以上。

容海热电厂一次风机变频改造节能分析【摘要】容海热电厂一次风机风门开度平均在45%左右，风门节流损耗很大，同时存在风道磨损严重，风机控制特性变差等问题。

对一次风机进行变频改造后，不仅节约了能源，同时延长了设备使用寿命，保证了机组的经济运行。

【关键词】一次风机，变频改造，节能分析1.机组运行情况容海热电厂于2003年投入运行，属于煤矸石资源综合利用热电厂，装配2台480t/h循环流化床锅炉，2台135mw发电机组，配套4台一次风机。

由实际运行数据得知，当发电机组负荷为80～130mw 时，一次风机风门开度在30～40%之间，电机电流在120～140a左右。

机组负荷变化范围很大，而风门开度变化很小，一次风机经常处于低效率工况下运行。

因为一次风机风门调节方式为挡板调节，节流损失很大，经济性较差，同时，还存在如下问题：（1）配套电机在额定转速下运行，挡板调节节流损失大，造成风道压力过高，威胁系统设备密封性能，同时风道磨损严重。

（2）长期风门调节，加速风门自身磨损。

（3）设备使用寿命短，维护量大，维修成本高。

2.改造的必要性近十多年来，变频器在控制领域的应用已经非常广泛[1]，同时鉴于上述原因，对一次风机进行变频改造，实现节约厂用电，提高效率的目标。

通过高压变频器对风机配套电机进行变频控制，实现了风量的变负荷调节。

这样，不仅降低了节流损失，提高了风门控制特性，而且降低了风门磨损，减轻了对风道密封性能的破坏，延长了设备的使用寿命，最终改善了系统的经济性，降低厂用电率，节约了能源。

3.改造方案为了保证系统的可靠性，加装工频旁路装置，变频器采用一拖一控制方案，其中设备控制方式有以压力、流量为控制对象的闭环控制和以转速、频率为控制对象的开环控制，可以通过人机界面（触摸屏）进行设置，满足不同的工况要求。

当变频器出现故障时，可手动切换到工频运行状态下，保证电动机的正常工作，以保障生产需要，其工作原理图1如示[2，3]。

变频器在电厂一次风机中压变频改造实例在火力发电厂中，风机和水泵是最要紧的耗电设备，这些设备差不多上长期连续运行并常常处于变负荷运行状态，节能潜力庞大。

发电厂辅机的经济运行，直截了当关系到厂用电率的高低。

随着电力行业改革的不断深化，厂网分家、竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电成本，已成为发电厂努力追求的经济目标。

在目前电力短缺的情形下，厉行节能，已被推到能源战略的首位。

我厂#7机组额定容量为330MW，#7炉配有两台离心式一次风机，采纳6kV、1600kW定速电机驱动运行，靠调剂进口挡板开度来调整一次风量，以适应锅炉负荷变化。

由于起初选型时风量裕量和压力裕量都比较大，改造前机组满负荷运行时一次风机电流约120A，挡板开度在60%左右，风压约8.9 kPa，节流缺失较大。

在此背景下，对#7炉一次风机进行变频操纵改造，降低厂用电，为社会多提供一点电力就显得专门有必要。

2 可行性分析一次风机是火电厂燃煤锅炉直吹式制粉系统中的要紧设备之一。

依照锅炉运行工况，操纵一次风机进口挡板开度调剂风量大小。

风机的流量-压力关系曲线如图1所示。

在现场操纵中，通常采纳风机定速运行由进口挡板来操纵风量。

当流量从Q0减小至Q1时，挡板开度减小使管网阻力由r0变为r1，受其节流作用压力H0变为H1，工作点由原先的A点移至B点。

风机轴功率实际值〔kW〕可由公式：P =Q·H／〔ηc·ηb〕×10-3得出。

其中，P、Q 、H 、ηc 、ηb 分别表示功率、流量、压力、风机效率、传动装置效率，直截了当传动为1。

假设总效率〔ηc·ηb〕为1，那么风机由A点移至B点工作时，电机节约的功耗为A Q0 O H0和B Q1 O H1的面积差。

假如能采纳调速手段改变风机的转速，那么当流量从Q0减小至Q1时，工作点将由原先的A点移至C点，风机的运行也更趋合理。

在挡板全开，没有管网阻力的情形下，能耗势必降低。

锅炉一次风机电机变频改造方案唐山开滦东方发电有限责任公司建设有两台南汽135MW抽凝式汽轮发电机组，配以上海锅炉厂有限公司出品的2×490t/h超高压循环流化床锅炉。

随着公司超低排放系统的投入运行，公司综合厂用电率大大提高，有效降低厂用电势在必行。

其次电量交易市场化的深入，使得东方公司机组基本成为了调峰机组，在运行中经常调整发电出力，且根据电网调度负荷分配，机组在满负荷运行时间较少，所以在运行中一次风机也不需要满载运行，只能调整挡板来控制风量，致使电机大马拉小车，同时风门挡板阻力加大，造成风门调节造成风量的大小与电机实际输出功率不匹配，传动效率较低。

因此研讨采用新的技术改造方案，有效降低厂用电成为东方发电公司改变运营状况的有效手段。

一、变频节能理论技术分析改变异步电动机的电源频率就可以改变电动机的转速，这是目前最简单、最有效的交流异步电动机调速方法，可以很容易做到无极变速。

变频调速装置以系统效率高、节能效果显著、调速精度高、调速范围宽、机械特性硬、起制动能耗小、电力电子保护功能完善、易于实现自动控制及通信功能，得到了越来越广泛的应用；对设备变频改造可行性分析，风机属于典型的平方减转矩负载，现场工艺流程图如图1所示，为风机的风压与流量的关系曲线，图2表示了电动机转矩与转速的关系曲线。

风机的电动机轴功率P与其流量Q，风压p之间的关系为P∝Qxp。

当电动机分别在转速为n1、n2下运行时，流量由Q1变化到Q2，此时Q、H、P相对于转速的关系如式(2)～式(4)所列。

Q2= Q1x(n2/ n1) (2)H2= H1x(n2/ n1)2 (3)P2= P1x(n2/ n1)3 (4)从以上分析我们可以得出结论知道，风机风量与转速及电机功率的关系：当改变风机转速时，流量与转速成正比：Q1/Q2= (n2/ n1)风机的压头与转速的平方成正比：H1/H2=(n2/ n1)2风机的电机轴功率与转速立方成正比：P1/P2=(n2/ n1)3基于变频节能理论技术分析，一次风机电机变频改造后有三大优点：1、通过改变电机频率能连续平滑的调整一次风机电机达到所需风量的输出功率；2、风门挡板全开减少阻力，提高传动效率；3、变频驱动可以提高电机功率因素。

循环流化床锅炉一次风机的高压变频改造
申超
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2013(000)005
【摘要】主要介绍了SH-HVF系列Ⅲ型高压变频调速系统在山西潞安容海发电有限责任公司480 t/h循环硫化床机组一次风机高压变频改造中的应用.对采用自动、手动工频旁路的系统控制方式、改造取得的成效以及系统运行可靠性进行了详细阐述.
【总页数】3页(P100-102)
【作者】申超
【作者单位】山西潞安容海发电有限责任公司,山西长治 046204
【正文语种】中文
【中图分类】TK229.6
【相关文献】
1.引风机和一次风机自动旁路高压变频改造热控方案 [J], 陈建鑫;华兆军
2.循环流化床锅炉一次风机的高压变频改造 [J], 申超;
3.160t／h循环流化床锅炉一次风机高压变频改造 [J], 史永旗;马云生;刘殿珍;
4.300MW循环流化床锅炉一次风机变频改造的应用 [J], 牛成堃
5.300 MW循环流化床锅炉一次风机变频改造及耗能分析 [J], 王晨光
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电厂锅炉一、二次风机电机变频改造节能分析【摘要】云南某火电厂（2×300MW）按带基本负荷运行方式设计，锅炉一、二次风机采用离心式风机，适应负荷调节能力较差。

当机组负荷变化时，离心风机采用挡板阀门调节方式，属于节流调节，是一种投资少、调节反应快的调节方式，但锅炉负荷较低时，风机运行效率低、节流能耗损失大、运行经济性差。

对该电厂锅炉一、二次风机电机进行变频节能改造，降低消耗在挡板阀门节流过程中的电能，大幅提高电厂经济效益。

【关键词】锅炉;风机电机;变频改造;节能分析1.风机电机变频改造的必要性该电厂一、二次风机设计选型余量偏大，因此在汽轮发电机组300MW负荷运行时，一次、二次风机挡板开度在70%多，节流损失较大。

机组运行在低负荷运时采用挡板阀门调节风量跟负荷相匹配时，大量的能量损耗在挡板阀门的节流上，能耗损失大。

风机电动机在直接起动时启动电流大，一般达到电机额定电流的6-8倍，对电网冲击较大，也会引起电机发热，强大的冲击转矩对电机和风机的机械寿命存在很多不利的影响。

而进行了风机电机变频改造后可以消除上述的不利影响，节约能耗。

由流体动力学公式，风量与转速一次方成正比，风压与转速二次方成正比，风机的功率与风量和风压乘积即转速的三次方成正比。

所以，当风量由100%降至70%时，转速降至70%，电机的功耗降到34.3%，也就是节约电能65.7%，扣除阀门调节时的功耗和转速下降引起电机效率下降的因素，随着流量变化，采用变频调速，节能效果也是很显著的;同时，扬程（压头）的下降，使其运行时噪音大大降低。

变频调速能节约原来消耗在挡板阀门节流过程中的大量能量，大幅提高了经济效益。

由于风机大都为平方降转矩负载，在阀门开度不变的条件下，轴功率与转速大致成立方关系，所以当风机转速下降时，消耗的功率大大下降。

这样就可以解决风机选型过大，及设备运行在低负荷下不经济的问题。

其次采用变频调速后，可实现软启动，对电网的冲击和机械负载的冲击都减小了。

CFB锅炉一次风机变频器在线无扰动互切【摘要】本文主要介绍西门子高压变频器在只配备一台一次风机的循环流化床（cfb）锅炉上的成功应用案例，通过自主设计的变频器切换顺控方案，将工频切变频时间从13s降至4s左右，实现了cfb锅炉正常运行情况下的一次风机变频器工频、变频在线无扰动互相切换功能。

【关键词】高压变频器一次风机在线无扰动切换某石化企业自备电站配套2台410t/ h循流化床（cfb）锅炉，主要向100万吨/年乙烯厂提供热电供应，每台cfb锅炉配置单台一次风机（风机型号为l3n 2009.08.93 dbl6t，电机型号为ykk710-4w 2500kw），变频改造前，一次风机电机正常运行功率为1690kw左右，风机出力通过风机入口挡板（百叶窗式）进行调节，正常工况下，风机入口挡板开度基本维持在35%左右，节流损失较大，一次风机节电空间较大。

1 一次风机变频改造存在难题cfb锅炉一次风机变频器成功应用的案例中，基本都能实现变频器故障后的紧急工频切换而保证锅炉的正常运行，而变频器修复后的工频切变频操作均采用停下风机再手动切换至变频的方式，切换方法见图1。

以上切换方法可以在配置两台一次风机的cfb锅炉实现在线切换，但对于只配置单台一次风机的cfb锅炉要实现在线切换，此方法不可行，因此，实施一次风机变频改造首要解决的问题是锅炉正常运行下的工频切变频操作。

实施一次风机变频改造前，该电站cfb锅炉引风机已实施变频改造，并实现了变频器在线切换功能，不同的是引风机每台锅炉配置两台，在工频切变频期间，另一台引风机可短时超负荷运行缓解切换过程中对锅炉运行的影响，所以引风机工频切变频时间用时13s 可以实现在线无扰动切换，然而每台cfb锅炉只配置一台的一次风机在工频切变频期间不但没有任何缓冲措施，加上一次风机惰走时间比引风机短得多，如果从断开工频开关至变频器开始捕捉转速阶段的时间过长，甚至会造成变频器的“捕捉再启动”的时间延长，就无法实现一次风机变频的在线切换。

一次风机变频改造及节能分析摘要：介绍了某电厂一次风机的变频改造方案，给出了一套可靠的控制策略。

比较了一次风机变频控制和工频控制的节能效果，阐述了变频控制技术在电厂节能降耗的效果，对降低厂用电率，提高机组运行效率有很大的意义。

关键词：一次风机;变频改造;控制策略;节能Abstract: A certain power plant is introduced of the primary air fan frequency converter design, and design a reliable control strategy for the primary air fan.The energy-saving effect of adopting transducer fore-and-aft is compared, which has practical meaning on reducing power plant curl consumption and increasing unit running efficiency.Key words: induced draft fan; frequency converter reconstruction; control strategy; energy-saving1引言在火力发电厂中，一次风机是最主要的耗电设备之一，这些设备都是长期连续运行并常常处于变负荷运行状态，其节能潜力巨大。

发电厂辅机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。

随着电力行业改革的不断深化，厂网分家、竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电成本，已成为发电厂努力追求的经济目标。

在目前电力短缺的情况下，厉行节能，已经被推到了能源战略的首位。

2设备概述华电集团某电厂一期工程采用2×330MW国产亚临界、燃煤空冷抽汽凝汽式供热机组，锅炉、汽轮机均采用上海电气集团公司设备。

火电厂锅炉一次风机变频改造摘要本文介绍了包头第三热电厂锅炉一次风机变频改造的节能分析，改造后取得了显著的节能效果，比较了采用变频器前后的节能效果，对降低厂用电率，提高机组运行效率有一定的实际意义。

通过运行实践，得出一次风机工频与变频切换操作程序，为同类型300mW锅炉一次风机变频改造提供了有益的尝试。

关键词锅炉；一次风机；变频；节能0引言风机是300mW火电厂锅炉运行的主要设备，耗电量占厂用电的30%左右，其运行调节方式通常是通过调节风机的动叶，静叶或挡板开度来调整风量，其驱动电机的输出功率不随机组负荷的变化而变化，大量电能消耗在节流损失中。

近年来，变频器已经广泛应用于电动机的速度调节中，在风机，水泵等转动设备上使用变频器，可以节约大量的电能。

包头第三热电厂I期工程2X300mW#1、#2锅炉一次风机经常处于较低的效率下运行，制粉系统耗电率较大，为此对一次风机进行了变频改造，实现了一次风机转速随机组负荷变化而调整，有效提高了风机效率，节约了厂用电率，节能效果显著。

1 设备概况包头第三热电厂I期2X300mW#1、#2汽轮发电机组锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的亚临界，自然循环单炉膛，单汽包，一次中间再热，平衡通风汽包锅炉，型号为HG-1025/17.5-YM11型。

锅炉采用四角布置摆动式直流燃烧器，燃烧方式采用同心反切圆技术，锅炉一次风机是山东豪顿华工程有限公司生产的入口导叶调节离心式风机，型号为L3N 2175.04.07 SBL6T，该风机的全压为18.67kPa,风机的轴功率为1488kW，转速为1 488r/min，配有一台6kV功率1 900kW转速1 493r/min的电动机。

在机组负荷变化时，靠风机入口导叶的开度来调整风机的出力与实际负荷相匹配。

机组正常运行时，通过将两台一次风机入口导叶调节投入自动来根据一次风母管压力设定值进行调整，从而适应机组负荷的变化，实现机组一次风压的自动调节。

2 一次风机变频改造方案2.1 变频改造入口导叶调节是通过调节入口导叶的角度，使进入风机叶轮的气流产生预旋绕，以适应机组在不同工况下的需求，导叶关得越小，节流损失越大，风机运行效率越低，降低了机组运行的经济性。

循环流化床锅炉风机变频改造作者：刘善义来源：《中国科技博览》2013年第28期[摘要]交流变频调速技术是现代化电气传动的主要发展方向之一，它不仅调速性能优越，而且节能效果良好，潘三电厂一次风机以及引风机经变频改造后，不仅节能，而且控制水平也有显着提高。

[关键词]变频器循环流化床锅炉风机节能改造中图分类号：TN77 文献标识码：TN 文章编号：1009―914X（2013）28―0604―011引言潘三电厂循环流化床机组自投运以来，厂用电率一直在9.5%左右，为了节能降耗，降低厂用电率，2012年2月、5月和2011年9月，对一次风机和引风机进行了变频改造我厂6KV转动风机都为定速风机。

定速风机造成的电能源损失非常多，就要求我们对6KV转动风机进行变频改造。

因次，在机组小修期间对两台引风机和两台一次风机进行变频器改造，我厂一次风机为上海电机厂生产的额定功率1400KW，额定转速1485r/min的高压电机，引风机亦为上海电机厂生产的额定功率1250KW，额定转速988r/min的高压电机，变频改造前DCS是通过可调挡板调节，变频改造后，DCS通过调节变频器频率输出来控制风机转速，从而实现调节风量功能。

变频器是由中国华电南京自动化股份有限公司提供，变频系统采用一台变频器带一台风机电机，即“一拖一”的模式，变频器根据DCS指令调节风量。

变频系统设置自动旁路，保留系统原有挡板控制逻辑。

变频器故障时，变频系统判断故障类型，通过DCS自动或手动切换工频运行，恢复原有挡板的调节方式，保证系统安全稳定运行。

[1]2变频器在转动设备的应用目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。

它的卓越的调速性能、显着的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备利用率，延长设备使用寿命，还具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺品质和生产效率的显著作用。