一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型具體公開了動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，是一種通過對現(xiàn)有新建和在役火力發(fā)電廠鍋爐動葉可調(diào)式引風機的運行、調(diào)節(jié)方式進行優(yōu)化，利用專用動葉可調(diào)式引風機高壓大功率變頻器驅(qū)動動葉可調(diào)式引風機，使其既能達到節(jié)能降耗的目的，同時也能提高系統(tǒng)整體運行可靠性；本實用新型的目的是在傳統(tǒng)動葉可調(diào)式引風機連接方式不變的基礎上，在電源斷路器與電動機之間配置動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，通過工頻、變頻回路的切換可以實現(xiàn)動葉可調(diào)式引風機的四種運行方式，即是在利用該節(jié)能系統(tǒng)既可以實現(xiàn)動葉可調(diào)式引風機處于高效經(jīng)濟工作點的變頻調(diào)速運行，同時也保留了原有動葉可調(diào)式引風機系統(tǒng)在改造之前的工頻定速的調(diào)節(jié)方式。
【專利說明】-種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機電結(jié)合節(jié)能調(diào)速領域，特別是涉及一種動葉可調(diào)式引風機變頻 器節(jié)能系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 在役或者新建火力發(fā)電機組的鍋爐引風機系統(tǒng)大多數(shù)采用的是動葉可調(diào)式軸流 風機(如FAF系列、SAF系列等)，其主要通過改變動葉可調(diào)式引風機葉片的開度來實現(xiàn)對風 機輸出風量、風壓的控制及改變，以適應火電廠發(fā)電負荷調(diào)整、變化的需要。動葉可調(diào)式引 風機相比于傳統(tǒng)的離心風機、靜葉可調(diào)式引風機，其在一定的葉片開度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)能夠保 證較高的工作效率，所以通常人們認為對于在役或者新建火力發(fā)電機組鍋爐動葉可調(diào)式引 風機進行變頻改造無法達到其節(jié)能降耗的目的，所以行業(yè)內(nèi)一直都存在一個誤區(qū)：動葉可 調(diào)式引風機不適合進行變頻改造。
[0003] 但是，從目前國內(nèi)在役火力發(fā)電廠鍋爐動葉可調(diào)式引風機的實際運行情況，及火 力發(fā)電廠設計技術規(guī)范兩個層面來看，一般在對鍋爐配套風機容量進行設計時，從發(fā)電機 組運行的安全性考慮出發(fā)，單側(cè)風機運行時，需具備帶75%負荷運行的能力，這樣一來，當 雙側(cè)風機同時運行，即便機組帶到額定負荷時實現(xiàn)滿發(fā)時，引風機的設計余量一般在20%- 30%左右(若當?shù)孛嘿|(zhì)情況較差或其他原因?qū)е嘛L機的設計余量更大)，風機葉片的整 體開度一般處于在30% -100%這個區(qū)間內(nèi)，但是主要以集中在50%-60%范圍內(nèi)居多，由此可 見風機并未處于其風機設計之初的最佳經(jīng)濟運行工作點運行。在役火力發(fā)電機組運行中， 由于電網(wǎng)負荷的需要，火力發(fā)電機組往往是需要根據(jù)電網(wǎng)公司的要求實現(xiàn)調(diào)峰運行，機組 負荷率經(jīng)常處于50% - 75%之間，動葉可調(diào)式引風機的葉片開度大多處于30% - 80%，往往處 于40% - 50%范圍內(nèi)居多，使得絕大多數(shù)引風機更加偏離其設計的最佳經(jīng)濟運行工作點運 行?；谝陨蟽煞N情況，可以得出目前在大多數(shù)火力發(fā)電廠中，其配套的動葉可調(diào)式引風機 的運行方式是不經(jīng)濟的，而且對其實施變頻改造實現(xiàn)節(jié)能降耗是可行的，其潛在的節(jié)電空 間一般在20%甚至更高。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，使 動葉可調(diào)式引風機在整個運行區(qū)間內(nèi)始終處于最高或者較高效率點工作，同時既可以實現(xiàn) 變頻調(diào)速運行，又可以切換至原有工頻定速運行，還能實現(xiàn)多種調(diào)節(jié)方式相結(jié)合，即是通過 變頻器對電動機調(diào)速，又通過調(diào)節(jié)風機的葉片同時對風機風量進行調(diào)整。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用了以下技術方案：
[0006] -種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電源斷路器、變頻器、工頻旁 路、電動機以及動葉可調(diào)式引風機；變頻器與工頻旁路并聯(lián)，并聯(lián)后的兩端分別與電源斷路 器和電動機相連；電動機與動葉可調(diào)式引風機相連。
[0007] 進一步的，所述變頻器采用高壓大功率變頻器，電壓范圍介于3kV~llkV，功率不小 于 500kW。
[0008] 進一步的，當通過工頻旁路系統(tǒng)對電動機進行定速驅(qū)動時，所述動葉可調(diào)式引風 機通過調(diào)整引風機葉片開度調(diào)節(jié)、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
[0009] 進一步的，所述動葉可調(diào)式引風機葉片開度范圍為309T100%。根據(jù)電廠現(xiàn)場實際 配置和運行情況，所述葉片開度范圍在此范圍內(nèi)達到較佳的運行效果。
[0010] 進一步的，通過變頻器對電動機進行可變速驅(qū)動時，將變頻器作為電動機輸入的 可調(diào)變頻電源，并將變頻器輸出電壓的輸出頻率固定在20HZ飛0HZ之間的任意固定頻率 點，通過調(diào)整引風機葉片開度來調(diào)節(jié)、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
[0011] 進一步的，所述系統(tǒng)變頻驅(qū)動引風機時，同時通過調(diào)節(jié)引風機轉(zhuǎn)速和葉片開度來 調(diào)節(jié)風機的輸出風量、輸出風壓。
[0012] 進一步的，所述變頻器具備引風機軸系振動抑制功能。
[0013] 進一步的，所述系統(tǒng)采用變頻調(diào)速輸入，即通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率對電動機 進行可變速驅(qū)動時，固定動葉可調(diào)式引風機葉片在一對應效率較高的位置，調(diào)整引風機運 行轉(zhuǎn)速控制風機的輸出風量、輸出風壓。
[0014] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：
[0015] 該系統(tǒng)具備四種運行方式，其一為原有工頻定速運行方式；其二為變頻器固定頻 率輸出，通過調(diào)整葉片開度調(diào)整引風機輸出風量及風壓的運行方式；其三是固定動葉可調(diào) 式引風機的葉片開度，通過調(diào)整引風機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)其輸出風量及風壓的運行方式；其四為兩 者同時作用即是既通過變頻器改變風機運行轉(zhuǎn)速同時，又通過葉片開度調(diào)整風機風量及風 壓相結(jié)合的運行方式。四種運行方式可以實現(xiàn)相互切換，互為備用提高引風機系統(tǒng)運行的 安全性和可靠性。
[0016] 通過動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，可以改變現(xiàn)有風機輸出風量的調(diào)節(jié)方式， 風機可以根據(jù)機組負荷的變化，通過變頻調(diào)速方式及變頻調(diào)速與葉片調(diào)整相結(jié)合的方式實 現(xiàn)對風量的控制，并且在整個調(diào)速范圍內(nèi)，風機始終保持在一個最高效率點或者較高效率 點運行，以達到引風機節(jié)能降耗的目的。
[0017] 所述變頻器采用了的軸系扭振抑制功能，使得該節(jié)能系統(tǒng)能夠有效地降低電動機 與引風機之間的軸上產(chǎn)生的特定頻率的振動分量保證風機穩(wěn)定運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖對本實用新型的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)進行進一步 描述。
[0020] 由圖1所示，本實用新型在電源斷路器與電動機之間，安裝動葉可調(diào)式引風機變 頻節(jié)能系統(tǒng)，通過工頻、變頻切換使風機具備四種運行方式，第一種運行方式是工頻定速輸 入時，通過該節(jié)能系統(tǒng)的工頻旁路系統(tǒng)，利用調(diào)整動葉可調(diào)式引風機的葉片開度實現(xiàn)引風 機輸出風量的控制以達到系統(tǒng)運行要求；第二種方式是將變頻器以固定頻率輸出，通過調(diào) 節(jié)動葉可調(diào)式引風機的葉片開度實現(xiàn)引風機輸出風量的控制已達到系統(tǒng)運行要求；第三種 運行方式是變頻調(diào)速輸入時，固定動葉可調(diào)式引風機的葉片開度，通過動葉可調(diào)式引風機 專用高壓大功率變頻器驅(qū)動動葉可調(diào)式引風機，利用調(diào)整其運行轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對引風機輸出風 量、輸出風壓的控制達到系統(tǒng)運行要求；第四種運行方式是為兩者同時工作，即是通過變頻 器調(diào)節(jié)動葉可調(diào)式引風機轉(zhuǎn)速的同時，再通過對風機的葉片開度的調(diào)整一并實現(xiàn)對風機輸 出風量及輸出風壓調(diào)節(jié)的運行方式，這四種運行方式可實現(xiàn)相互切換，互為備用。
[0021] 當應用動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)對動葉可調(diào)式引風機實現(xiàn)變頻調(diào)速驅(qū)動 時，既可以使動葉可調(diào)式引風機的葉片開度固定在通過計算及流體模型仿真確定的開度 值，使得動葉可調(diào)式引風機處于最高效率或者較高效率工作點，通過變頻器改變風機運行 轉(zhuǎn)速來控制風機的輸出風量、輸出風壓；也可以通過該系統(tǒng)利用變頻器改變引風機轉(zhuǎn)速和 改變引風機葉片開度同時作用控制風機的輸出風量、輸出風壓。其對應的引風機效率值處 于風機高效率區(qū)，遠遠高于工頻定速輸入時，單獨通過調(diào)整葉片開度改變引風機輸出風量 時的對應引風機效率值。
[0022] 針對現(xiàn)有火力發(fā)電廠的動葉可調(diào)式引風機系統(tǒng)實際運行遇到的以上問題，本實用 新型將會對現(xiàn)有動葉可調(diào)式引風機的運行方式進行優(yōu)化及調(diào)整。
[0023] 第一種方式及是當動葉可調(diào)式引風機退出變頻調(diào)速運行時，利用該系統(tǒng)的工頻旁 路系統(tǒng)可以切換到原有傳統(tǒng)動葉可調(diào)式風機單獨通過調(diào)節(jié)其動葉開度來實現(xiàn)對風量、風壓 的控制的工頻定速運行。
[0024] 第二種方式是將變頻器作為電動機的變頻電源使用，根據(jù)引風機實際運行的工 況，根據(jù)動葉可調(diào)式引風機在不同機組負荷下的數(shù)據(jù)（如不同負荷下，風機運行時葉片開度 調(diào)整范圍，對應的風量、風壓數(shù)值等)，描繪出動葉可調(diào)式引風機在工頻定速實際運行中的 實際負荷曲線，找出引風機實際運行工作點，再對比風機廠家所提供的該動葉可調(diào)式引風 機的性能曲線，在保證風機出力足夠，滿足實際工況的情況下計算出變頻器輸出的固定頻 率，并設置變頻器輸出這一頻率的電壓驅(qū)動引風機運行，根據(jù)引風機變頻改造現(xiàn)場實際運 行數(shù)據(jù)，其改造后的變頻器通常在20Hz飛0Hz的頻率值運行節(jié)能效果較佳，通過調(diào)節(jié)動葉 可調(diào)式引風機葉片的開度來調(diào)節(jié)風機輸出風量、輸出風壓，并確保動葉可調(diào)式引風機在整 個葉片開度調(diào)整范圍始終處于一個較高的工作效率區(qū)間。
[0025] 第三種方式是基于現(xiàn)有動葉可調(diào)式引風機的實際運行工況數(shù)據(jù)，引風機系統(tǒng)管網(wǎng) 特性，分析風機在實際運行的工況，根動葉可調(diào)式引風機在不同機組負荷下的數(shù)據(jù)(如不同 負荷下，風機運行時葉片開度調(diào)整范圍，對應的風量、風壓數(shù)值等)，描繪出動葉可調(diào)式引風 機在工頻定速實際運行中的實際負荷曲線，找出引風機實際運行工作點，再對比風機廠家 所提供的該動葉可調(diào)式引風機的性能曲線，確定在系統(tǒng)配置動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系 統(tǒng)后，變頻器調(diào)速運行時的風機葉片的固定開度，使引風機在變頻調(diào)速下穩(wěn)定運行，且對應 能夠滿足在不同機組負荷情況下，原有風機工頻定速運行時系統(tǒng)需求的風量、風壓等要求， 并且引風機的工作效率一直處于高效率點，在實際運行過程中有可能會根據(jù)現(xiàn)場實際運行 情況再對葉片的固定開度進行修正及調(diào)整。
[0026] 第四種方式利用該系統(tǒng)變頻驅(qū)動動葉可調(diào)式引風機運行時，在機組不同發(fā)電負荷 下，變頻器通過與上位DCS控制系統(tǒng)配合自動獲取引風機在不同轉(zhuǎn)速下、不同葉片開度下 所對應的引風機的實際電流、電壓、功率因數(shù)、功耗等多組運行數(shù)據(jù)，然后根據(jù)系統(tǒng)的控制 算法對獲取的多組數(shù)據(jù)進行計算，然后逐一進行分析，確定出機組在不同發(fā)電負荷下，引風 機的最佳運行轉(zhuǎn)速及葉片開度值即是在此發(fā)電負荷下，引風機工作頻率和葉片開度值同時 調(diào)整到此組數(shù)值時，引風機處于最佳工作點運行，即在滿足工況所需風量、風壓的同時，使 得風機處于最_效率變頻運行。
[0027] 動葉可調(diào)式引風機在以上三種方式進行變頻調(diào)速運行，將會保證動葉可調(diào)式風機 一直處于高效率區(qū)運行，并通過變頻器調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速來改變風機的輸出風量及壓力以適應 火電廠發(fā)電負荷的變化，達到動葉可調(diào)式引風機的節(jié)能降耗的目的。
[0028] 本實用新型設計簡單合理、實用經(jīng)濟性、可靠性高，具有四種運行方式，即工頻定 速輸入時可以實現(xiàn)動葉可調(diào)式引風機的通過調(diào)整風機葉片開度來控制、調(diào)整風機風量；變 頻調(diào)速輸入時，將引風機葉片的開度固定，通過變頻器調(diào)整風機轉(zhuǎn)速來控制風機風量；兩種 調(diào)節(jié)方式的相結(jié)合即通過調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速和葉片調(diào)整兩者相結(jié)合來控制風機風量。動葉可調(diào) 式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，由于其綜合效率高，并且具備輸出電流振動抑制功能、工變頻切換 功能及配套的靈敏電機保護功能，安全性、可靠性高，方便靈活，可用于200MW、300MW、600MW 和100CMW在役、在建火力發(fā)電機組鍋爐配套動葉可調(diào)式引風機系統(tǒng)的變頻節(jié)能綜合改造 項目，改造后動葉可調(diào)式引風機平均一般可以節(jié)電20%左右，甚至更高。
[0029] 本動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)所配置的專用高壓大功率變頻器具備輸出電 流振動抑制功能，當由專用動葉可調(diào)式引風機高壓大功率變頻器對電動機進行變速驅(qū)動經(jīng) 由機械連接裝置使風機運轉(zhuǎn)時，該系統(tǒng)可以通過控制有效地降低電動機與風機之間的軸上 產(chǎn)生的特定頻率的振動分量保證風機穩(wěn)定運行。
[0030] 此外，本動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)所配置的專用高壓大功率變頻器具備風 機軸系振動抑制功能，當由專用動葉可調(diào)式引風機高壓大功率變頻器對電動機進行可變速 驅(qū)動時，經(jīng)由機械連接裝置使風機運轉(zhuǎn)時，該功能可以通過控制有效地降低電動機與風機 之間的軸上產(chǎn)生的特定頻率的振動分量保證風機穩(wěn)定運行。為了實現(xiàn)風機扭振抑制功能， 變頻器采用了一種軸系扭振的抑制方法，該方法包括如下步驟：
[0031] a、啟動階段：電動機的額定電壓是，額定頻率是，系統(tǒng)空載啟動，計算變頻器 的電壓給定值：變頻器控制系統(tǒng)采用恒壓頻比的方式，電壓給定信號的頻率經(jīng)時間 4從〇線性增加到A，期間電壓給定信號的幅值從0線性增加到

【權(quán)利要求】
1. 一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括電源斷路器、變 頻器、工頻旁路、電動機以及動葉可調(diào)式引風機；變頻器與工頻旁路并聯(lián)，并聯(lián)后的兩端分 別與電源斷路器和電動機相連；電動機與動葉可調(diào)式引風機相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：所述變 頻器采用高壓大功率變頻器，電壓范圍介于3kV~llkV，功率不小于500kW。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：當 通過工頻旁路系統(tǒng)對電動機進行定速驅(qū)動時，所述動葉可調(diào)式引風機通過調(diào)整引風機葉片 開度調(diào)節(jié)、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：所述動 葉可調(diào)式風機葉片開度范圍為309T100%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：通 過變頻器對電動機進行可變速驅(qū)動時，將變頻器作為電動機輸入的可調(diào)變頻電源，并將變 頻器輸出電壓的輸出頻率固定在20Hz飛OHz之間的任意固定頻率點，通過調(diào)整引風機葉片 開度來調(diào)節(jié)、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：所 述系統(tǒng)變頻驅(qū)動引風機時，同時通過調(diào)節(jié)引風機轉(zhuǎn)速和葉片開度來調(diào)節(jié)風機的輸出風量、 輸出風壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：所 述變頻器具備引風機軸系振動抑制功能。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種動葉可調(diào)式引風機變頻節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于：所 述系統(tǒng)采用變頻調(diào)速輸入，即通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率對電動機進行可變速驅(qū)動時，固 定動葉可調(diào)式引風機葉片在一對應效率較高的位置，調(diào)整引風機運行轉(zhuǎn)速控制風機的輸出 風量、輸出風壓。
【文檔編號】F04D27/02GK204164015SQ201420604498
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】馬勁松, 唐俊, 蔣國正, 陳功 申請人:東方日立(成都)電控設備有限公司