侯春立（中國石油電能有限公司熱電二公司）

中油電能熱電二公司現(xiàn)有的鍋爐設(shè)有兩臺離心式送風(fēng)機，送風(fēng)機電動機功率560 kW。鍋爐正常情況下兩臺送風(fēng)機同時運行，采用調(diào)整風(fēng)機入口擋板開度大小的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量。鍋爐運行時送風(fēng)機入口擋板開度為15%～35%，送風(fēng)機入口擋板長期在開度很低的工況下運行，送風(fēng)機的輸出功率大量地消耗在擋板節(jié)流過程中，造成電能的大量浪費。目前，現(xiàn)有的電動機節(jié)能技術(shù)主要有變頻調(diào)速、永磁調(diào)速，星輪調(diào)速。永磁調(diào)速具有體積小、維護費用低、可靠性較高等特點[1]，但受永磁材料限制，功率低級不能過大，調(diào)速越低效率越低[2]，節(jié)能回收效果較差。變頻調(diào)速具有效率較高、節(jié)能回收效果較好等特點[3]，但對環(huán)境要求高，可靠性受電器元件質(zhì)量限制，使用壽命短，后期維護費用高[4]，高壓變頻器使用還會產(chǎn)生高次諧波，影響電能質(zhì)量。星輪調(diào)速技術(shù)具有效率高、可靠性高、壽命長、適用范圍廣等特點，且低壓變頻部分對電網(wǎng)污染小，后期維護費用低。通過對頻調(diào)速、永磁調(diào)速[5]、星輪調(diào)速的對比，最終確定采用星輪調(diào)速節(jié)能的技術(shù)方案。

1 星輪調(diào)速機理

1.1 星輪調(diào)速器理論依據(jù)

根據(jù)風(fēng)機本身特性，風(fēng)機流量和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系[6]，而揚程與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，所需的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系。當(dāng)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時，對應(yīng)工況點的流量、全壓、軸功率各下降到原來的1/2、1/4和1/8，可以看出，用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié)流量可使軸功率值大大下降，這也就是風(fēng)機調(diào)速可以大幅度節(jié)電的原因。當(dāng)生產(chǎn)工藝參數(shù)需要變化時，采用改變送風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方式來代替調(diào)節(jié)入口擋板的方式，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機的流量，可減小大量的節(jié)流損耗，節(jié)能潛力巨大。

1.2 星輪調(diào)速器組成

星輪調(diào)速系統(tǒng)是由節(jié)能型星輪調(diào)速器、高壓主電動機、低壓調(diào)控電動機、電氣控制柜、潤滑油箱5部分組成，其中星輪調(diào)速器是調(diào)速系統(tǒng)的核心技術(shù)，是實現(xiàn)設(shè)備調(diào)速的執(zhí)行部件。具體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 機電一體化星輪調(diào)速器結(jié)構(gòu)布置圖

1.3 調(diào)速機理

星輪調(diào)速系統(tǒng)工作原理：星輪調(diào)速系統(tǒng)中星輪調(diào)速器是實現(xiàn)調(diào)速的執(zhí)行部件，具有2個動力源輸入，即高壓主電動機和低壓調(diào)控電動機。高壓主電機轉(zhuǎn)速恒定，通過調(diào)節(jié)低壓調(diào)控電動機旋向和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)星輪調(diào)速器的輸出軸（即與風(fēng)機連接部）的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)風(fēng)機調(diào)速運行?？刂葡到y(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)對接，可形成良好的人機對話界面，實現(xiàn)遠程控制。

2 節(jié)能效果

2.1 實際測試數(shù)據(jù)分析對比

對1臺410 t/h鍋爐使用的2臺560 kW送風(fēng)機的運行數(shù)據(jù)進行實際測試對比，1臺采用星輪調(diào)速控制，另外1臺采用入口擋板控制，在風(fēng)量、風(fēng)壓等工作狀態(tài)相同的情況下，分別實際測試3組不同工況的運行數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 3組不同工況的運行數(shù)據(jù)

從表1數(shù)據(jù)情況可以看出，改造后的風(fēng)機與未改造的風(fēng)機相比，電流值明顯降低。黑龍江省電力科學(xué)研究院對此項目進行了節(jié)能檢測并開具了檢測報告，采用星輪調(diào)速后實際節(jié)電率達到45.7%。節(jié)能效益顯著。

2.2 理論計算

送風(fēng)機額定功率為560 kW，所需入口擋板開度20%～35%，以滿足送風(fēng)機入口擋板開度為30%時的風(fēng)機工況為例進行節(jié)能分析。經(jīng)過理論計算可得，當(dāng)采用調(diào)節(jié)入口擋板開度運行時，電動機實際功率為額定功率的74.5%；而當(dāng)采用星輪調(diào)速運行時，電動機實際功率為額定功率的42.3%，其節(jié)能效果明顯。

3 結(jié)束語

送風(fēng)機是用量大、耗能大的通用設(shè)備，選擇合理的節(jié)能措施勢在必行。通過采用機電一體化星輪調(diào)速系統(tǒng)進行送風(fēng)機節(jié)能改造，解決了送風(fēng)機長期靠關(guān)小入口擋板開度調(diào)風(fēng)帶來的電能損耗問題，同時有效地改善了鍋爐供風(fēng)系統(tǒng)的運行參數(shù)和運行條件。節(jié)能改造后，經(jīng)過使用觀察，機電一體化星輪調(diào)速系統(tǒng)具有節(jié)能效果顯著、運行可靠性高、維護簡單、其結(jié)構(gòu)合理、性能寬泛、操控性好等優(yōu)點。另外，星輪調(diào)速系統(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)實現(xiàn)真正的無縫連接，其寬范圍的無級調(diào)速功能，全面滿足了電廠實際運行調(diào)節(jié)的需要，提高了生產(chǎn)效率和機組自動化水平。