崔社明，趙國(guó)鋒，紀(jì)田宇

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)設(shè)備檢修中心，山東萊蕪 271104）

1 引言

萊鋼型鋼區(qū)域擁有J G-130型中溫中壓混燃高爐、焦?fàn)t煤氣鍋爐，長(zhǎng)期處于滿負(fù)荷運(yùn)行。鍋爐主要輔機(jī)設(shè)備包括引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵，均由10k V電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

眾所周知，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的節(jié)電率為30%～50%，泵類系統(tǒng)的節(jié)電率為20%～30%，因此選擇功率較大的引風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，意義較大。

隨著高壓變頻技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，引風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能改造更加可靠有效。

2 煤氣鍋爐引風(fēng)機(jī)工藝介紹

2.1 煤氣鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)工藝流程

J G-130型全燃煤氣鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)擁有兩套引、送風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，將煙氣通過(guò)煙囪排向空中，同時(shí)使?fàn)t膛內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，送風(fēng)機(jī)把大氣中的空氣送至空氣預(yù)熱器，經(jīng)尾部煙氣加熱后送至爐膛，空氣中的氧氣與煤氣作用產(chǎn)生燃燒，對(duì)省煤器中的除鹽水進(jìn)行加熱，生成的汽水混合物，經(jīng)汽包分離出蒸汽再經(jīng)過(guò)熱器加熱形成所需要的蒸汽。

2.2 設(shè)備參數(shù)

（1）引風(fēng)機(jī)：

型號(hào)：Y 4-73-11 N o 21 D

流量：315000m3/h

壓力：3600P a

轉(zhuǎn)速：980r/m i n

（2）電動(dòng)機(jī)：

型號(hào)：Y K K 500-6

額定功率：450k W

額定電壓：10000V

額定電流：32.2A

圖1 運(yùn)行工況示意圖

轉(zhuǎn)速：991r/m i n

2.3 引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式

引風(fēng)機(jī)屬于后向型葉輪離心風(fēng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用工頻運(yùn)行，流量的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由于設(shè)計(jì)時(shí)，考慮最大流量及部分余量，實(shí)際運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)達(dá)不到額定功率，通過(guò)5#風(fēng)機(jī)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知并沒(méi)有超過(guò)額定功率的60%，而調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)度低于50%。因此，當(dāng)導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)時(shí)，在葉片上造成了大量的能量損耗，而葉片受沖擊影響容易損壞，調(diào)節(jié)相對(duì)遲緩。電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，電流較大，對(duì)風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)都產(chǎn)生一定沖擊。

通過(guò)風(fēng)機(jī)的特性曲線可知，流量與轉(zhuǎn)速存在線性關(guān)系，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即可實(shí)現(xiàn)流量的改變。因此采用變頻調(diào)速，閥門可以全開(kāi)，減少了葉片上的能量損耗，避免了工頻啟動(dòng)中的大電流沖擊，并實(shí)現(xiàn)了流量的平滑調(diào)節(jié)，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。

3 變頻調(diào)速原理

根據(jù)轉(zhuǎn)速公式：

n=60fs（1-s）/np=60ωs（1-s）/2 πnp式中，fs——供電頻率；

np——極對(duì)數(shù)；s——轉(zhuǎn)差率；

ωs——供電角頻率。

可知均勻改變異步電動(dòng)機(jī)的定子供電頻率，就可平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

LP-10型高壓變頻器采用電壓空間矢量PWN技術(shù)，又稱磁鏈軌跡控制法，是將逆變器和交流電機(jī)視為一個(gè)整體，數(shù)學(xué)模型是建立在電機(jī)統(tǒng)一理論和電機(jī)坐標(biāo)軸系變換理論基礎(chǔ)之上的，物理意義直觀，數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，便于微機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲低、電壓利用率高的優(yōu)點(diǎn)。

4 變頻改造方案及運(yùn)行效果

變頻器控制方式，在啟動(dòng)時(shí)優(yōu)于工頻，但是在運(yùn)行中的抗干擾性要低于工頻運(yùn)行，因此改造時(shí)，充分吸取工頻運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，采用變頻加旁路運(yùn)行的控制方式（見(jiàn)圖2），均由引風(fēng)機(jī)值班室后臺(tái)監(jiān)控電腦實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

鑒于高壓配電室空間不足，在配電室與電機(jī)之間選取一塊空地增改一座變頻器，變頻器與電機(jī)之間增加一段電纜。

變頻運(yùn)行方式為：合上1QS、2QS，將QF搖至工作位置，微機(jī)遠(yuǎn)程變頻啟動(dòng)：閉合1QF開(kāi)關(guān)、2KM接觸器閉合，電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行。

圖2 改造后運(yùn)行示意圖

當(dāng)變頻器故障或因其他原因退出后，3 KM接觸器自動(dòng)閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行模式。

改造工作已完成，投入運(yùn)行，原斷路器柜上的綜合保護(hù)裝置顯示運(yùn)行電流為4.77A、有功功率為86.37kW、功率因數(shù)為0.98，相比工頻運(yùn)行電流17.83A、有功功率219.3kW要小得多，功率因數(shù)提高較多。變頻器面板顯示運(yùn)行頻率為31.32Hz、輸出電流15.4A。調(diào)節(jié)閥門，由工頻的44%變?yōu)?9.7%，基本實(shí)現(xiàn)了全開(kāi)。

5 節(jié)能分析及應(yīng)用效果

5.1 節(jié)能分析

參見(jiàn)其中一個(gè)月每天的消耗電量統(tǒng)計(jì)表及運(yùn)行參數(shù)圖，可以看出變頻改造后的引風(fēng)機(jī)比工頻運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)消耗電能大大減少。日均功率見(jiàn)圖3，日均節(jié)電率見(jiàn)圖4。

圖3 日均功率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖

圖4 節(jié)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖

通過(guò)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可以算出工頻運(yùn)行功率平均為212.67kW，變頻運(yùn)行功率平均為110.16kW，節(jié)電率平均為48.14%，即減少102.51kW。

作為主力鍋爐，除去定修及設(shè)備檢修，引風(fēng)機(jī)每年要運(yùn)行330天，即7920h。

通過(guò)計(jì)算可得，每年減少電量：

P=102.51kW×7920h=811879.2kW·h

按平均電價(jià)0.55元/kW·h，可得年節(jié)約成本：811879.2kW·h×0.55元/kW·h=446533.6元

5.2 其他效果

改善了功率因數(shù)，減少了無(wú)功功率消耗，在一定程度上減輕了無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的負(fù)擔(dān)。

由于降低了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓，延長(zhǎng)了使用壽命。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)大量的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析了引風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造的顯著效果；通過(guò)改造減少了電費(fèi)支出，降低了鍋爐運(yùn)行成本。

[1]李華德.現(xiàn)代交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.

[2]韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.