侯春立（中國(guó)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(tái)離心式送風(fēng)機(jī)，送風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率560 kW。鍋爐正常情況下兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行，采用調(diào)整風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度大小的方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。鍋爐運(yùn)行時(shí)送風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度為15%～35%，送風(fēng)機(jī)入口擋板長(zhǎng)期在開(kāi)度很低的工況下運(yùn)行，送風(fēng)機(jī)的輸出功率大量地消耗在擋板節(jié)流過(guò)程中，造成電能的大量浪費(fèi)。目前，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)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(hù)費(fèi)用低、可靠性較高等特點(diǎn)[1]，但受永磁材料限制，功率低級(jí)不能過(guò)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(diǎn)[3]，但對(duì)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(hù)費(fèi)用高[4]，高壓變頻器使用還會(huì)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(zhǎng)、適用范圍廣等特點(diǎn)，且低壓變頻部分對(duì)電網(wǎng)污染小，后期維護(hù)費(fèi)用低。通過(guò)對(duì)頻調(diào)速、永磁調(diào)速[5]、星輪調(diào)速的對(duì)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(jī)理

1.1 星輪調(diào)速器理論依據(jù)

根據(jù)風(fēng)機(jī)本身特性，風(fēng)機(jī)流量和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系[6]，而揚(yáng)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(jī)的轉(zhuǎn)速降低到原額定轉(zhuǎn)速的一半時(shí)，對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)的流量、全壓、軸功率各下降到原來(lái)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(jī)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(shí)，采用改變送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式來(lái)代替調(diào)節(jié)入口擋板的方式，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)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(dòng)機(jī)、低壓調(diào)控電動(dòng)機(jī)、電氣控制柜、潤(rùn)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(shí)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(jī)電一體化星輪調(diào)速器結(jié)構(gòu)布置圖

1.3 調(diào)速機(jī)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(shí)現(xiàn)調(diào)速的執(zhí)行部件，具有2個(gè)動(dòng)力源輸入，即高壓主電動(dòng)機(jī)和低壓調(diào)控電動(dòng)機(jī)。高壓主電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓調(diào)控電動(dòng)機(jī)旋向和轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)星輪調(diào)速器的輸出軸（即與風(fēng)機(jī)連接部）的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行。控制系統(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)對(duì)接，可形成良好的人機(jī)對(duì)話界面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

2 節(jié)能效果

2.1 實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)分析對(duì)比

對(duì)1臺(tái)410 t/h鍋爐使用的2臺(tái)560 kW送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試對(duì)比，1臺(tái)采用星輪調(diào)速控制，另外1臺(tái)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(shí)際測(cè)試3組不同工況的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 3組不同工況的運(yùn)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(jī)與未改造的風(fēng)機(jī)相比，電流值明顯降低。黑龍江省電力科學(xué)研究院對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行了節(jié)能檢測(cè)并開(kāi)具了檢測(cè)報(bào)告，采用星輪調(diào)速后實(shí)際節(jié)電率達(dá)到45.7%。節(jié)能效益顯著。

2.2 理論計(jì)算

送風(fēng)機(jī)額定功率為560 kW，所需入口擋板開(kāi)度20%～35%，以滿足送風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度為30%時(shí)的風(fēng)機(jī)工況為例進(jìn)行節(jié)能分析。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算可得，當(dāng)采用調(diào)節(jié)入口擋板開(kāi)度運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率為額定功率的74.5%；而當(dāng)采用星輪調(diào)速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率為額定功率的42.3%，其節(jié)能效果明顯。

3 結(jié)束語(yǔ)

送風(fēng)機(jī)是用量大、耗能大的通用設(shè)備，選擇合理的節(jié)能措施勢(shì)在必行。通過(guò)采用機(jī)電一體化星輪調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行送風(fēng)機(jī)節(jié)能改造，解決了送風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期靠關(guān)小入口擋板開(kāi)度調(diào)風(fēng)帶來(lái)的電能損耗問(wèn)題，同時(shí)有效地改善了鍋爐供風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行條件。節(jié)能改造后，經(jīng)過(guò)使用觀察，機(jī)電一體化星輪調(diào)速系統(tǒng)具有節(jié)能效果顯著、運(yùn)行可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、其結(jié)構(gòu)合理、性能寬泛、操控性好等優(yōu)點(diǎn)。另外，星輪調(diào)速系統(tǒng)與電廠DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫連接，其寬范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速功能，全面滿足了電廠實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)的需要，提高了生產(chǎn)效率和機(jī)組自動(dòng)化水平。