一 引言 風機是一種量大面廣、耗電量極大的動力機械。我國每年風機的電能消耗占總消耗的10％以上，在電力、鋼鐵、煤炭、冶煉工業(yè)中，風機的耗電量往往占生產(chǎn)用電的20％以上。因此，對風機的節(jié)能研究具有十分重要的經(jīng)濟意義。 風機系統(tǒng)中流量的調(diào)節(jié)常采用改變檔板開度的方式，因而在檔板上產(chǎn)生附加的壓力損失。消耗了大量能源。采用變頻調(diào)速技術改造風機系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約能源，而使系統(tǒng)運行更加合理可靠。 哈爾濱市華能集中供熱有限公司在建的熱源廠，設計規(guī)模為6臺116MW（160t）循環(huán)硫化床熱水鍋爐，3臺75t/h循環(huán)硫化床蒸汽鍋爐，2臺12MW背壓式汽輪發(fā)電機組，總供熱面積為1800萬平方米，最大熱負荷為1054.8MW。 項目建成后可以承擔起哈爾濱市道里、道外兩個區(qū)大部分的冬季取暖任務。項目03年開始建設，04年投產(chǎn)2臺116MW熱水爐，05年底已有4臺116MW熱水爐、三臺75t/h蒸汽爐和兩臺12MW背壓機組投入運行。九臺循環(huán)硫化床鍋爐全部為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，其中116MW循環(huán)硫化床熱水鍋爐是該廠生產(chǎn)的第一臺目前國內(nèi)最大的循環(huán)硫化床熱水鍋爐。 循環(huán)硫化床作為一種清潔高效燃燒技術在國際上被廣泛認可，其具有燃燒適應性廣、燃燒效率高、氮氧化合物排量低、負荷調(diào)節(jié)范圍大、污染物排放低等特點，屬于環(huán)保型鍋爐，是國家大力推廣的新型鍋爐。其燃燒工藝如下：燃料由爐前給煤系統(tǒng)送入爐膛。送風系統(tǒng)由一次風（鼓風）和二次風組成，一次風由爐床下部送入爐膛，主要保證料層流化：二次風沿燃燒室分級多點送入，主要增加爐膛的氧量起到助燃作用。燃燒后的物料變成一些較小的顆粒隨煙氣一起進入分離器，經(jīng)過固氣分離其中大部分顆粒由分離器下部的返料器從新送入爐膛，使爐膛內(nèi)有足夠高的灰度，保證流化；煙氣經(jīng)過電除塵器由引風機抽出。 二 系統(tǒng)技術方案分析 對循環(huán)硫化床鍋爐調(diào)節(jié)主要就是對風系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。目前調(diào)節(jié)風量的主要方法由通過風門擋板開度調(diào)節(jié)和改變電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。其中以對電機變頻調(diào)速為最優(yōu)。 在一期工程中5#、6＃熱水爐三大風機中我們使用了國內(nèi)某家生產(chǎn)的斬波內(nèi)饋調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)實際上為轉(zhuǎn)子串級調(diào)速的升級，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍60％～100％。在04年和05年的使用中發(fā)現(xiàn)了許多問題。比如，調(diào)節(jié)范圍?。?0Hz~50 Hz）、故障率高、諧波大、不能實現(xiàn)真正的軟啟動等，最為嚴重的是由于該系統(tǒng)的配套電機必須是轉(zhuǎn)子帶滑環(huán)、碳刷的特種電機，使用中故障率很高，碳刷磨損很嚴重，平均一個月就要停爐換滑環(huán)、碳刷。對供熱穩(wěn)定、平時的日常使用維護帶來很多問題。 在二期工程中根據(jù)現(xiàn)場的工藝情況和前一年的使用情況，我們選用了6臺東方日立（成都）電控設備有限公司生產(chǎn)的高壓大功率變頻器，6臺變頻器分別控制3＃、4＃熱水爐的一次風機（1250kW/6000V）、二次風機（250 kW/6000V）、引風機（800 kW/6000V）。 三 裝置原理特點 該高壓變頻器系統(tǒng)采用直接“高—低—高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)由多組功率模塊串并聯(lián)而成，從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要 的高壓輸出。以8級變頻器為例，每相由8個PWM變頻功率單元串聯(lián)實現(xiàn)直接高壓輸出，三相24個。每個功率單元承受全部的輸出電流，但僅承受1/8的輸出電壓和1/24的輸出功率，相電壓為433×8＝3464V，所對應的線電壓為6000 V。經(jīng)疊加后線電壓波形具有33階梯電平，它相當于48脈波變頻，理論上47次以下的諧波都可抵消，總的電壓和電流失真率可分別低于1.2%和0.8%，堪稱無諧波污染變頻器。 它對電網(wǎng)諧波污染小，輸入電流諧波畸變小于3％，電網(wǎng)輸入電壓諧波畸變小于3％，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸入功率因數(shù)達0.95以上，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置，輸出波形質(zhì)量好，輸出電流諧波畸變小于3％，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪聲、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可使用普通的鼠籠異步電機。 變頻裝置具有工頻旁路功能，用于變頻與工頻之間的切換；旁路刀閘容量滿足工頻要求，刀閘具有防誤操作的機械閉鎖功能，并帶有電磁鎖，以作為電氣連鎖的保護，防止誤操作。變頻器、斷路器、刀閘和電纜的一次電路。 四 節(jié)能分析 通過流體力學的基本定律可知：風機、水泵類設備均屬于平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有以下關系：Q∝n，H∝n2，P∝n3即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。 3＃、4＃熱水爐在保證負荷的情況下： 引風機實際運行平均在45 Hz。 一次風機平均42 Hz。 二次風機平均35 Hz。 如果在工頻下使用風們擋板控制一臺爐一個月使用電量： （1250＋250＋800）×24×30=1656000kwh，以平均電價0.7元/度計算，需1159200元?，F(xiàn)在使用變頻器后風門的擋板開度為100％，使用變頻調(diào)節(jié)風量，一臺爐一個月使用電量：〔（45/50）3×1250＋（42/50）3×250＋（35/50）3×800）〕×24×30=960354.72kwh，需672248.304元?？梢钥闯鲆慌_爐（一臺250KW/6000V變頻器 一臺1250KW/6000V變頻器 一臺800KW/6000V變頻器）年節(jié)省電量695645.28×6＝4173871.68 kwh，節(jié)省2921710.176元（我們供熱期為6個月），節(jié)電率為42％。 五 采用變頻器的優(yōu)越性 變頻調(diào)速系統(tǒng)從2005年11月投入生產(chǎn)運行至今，充分體現(xiàn)出該裝置的先進性，主要特點如下： 1、由于變頻器可以非常平穩(wěn)的調(diào)整風量，運行中可以任意調(diào)整鍋爐負荷，鍋爐運行參數(shù)得到改善，提高了鍋爐效率。 2、使用變頻后，由于啟動和停止時間都可以設定，減少了對煙道、風道和風門擋板的沖擊腐蝕，相應的延長了很多零件的使用壽命，有效的提高了相應設備的檢修周期，節(jié)約了大量維護費用。 3、由于有變頻調(diào)節(jié)，系統(tǒng)實現(xiàn)了軟啟動，風機在低頻下啟動，啟動電流很小，啟動時間延長，避免了原來在較大慣性負荷情況下，數(shù)倍于額定起動電流對電網(wǎng)和機械設備的沖擊，有效延長了電機壽命。 4、提高了功率因數(shù)，功率因數(shù)在0.95以上。 六、結(jié)束語 高壓變頻系統(tǒng)由于其節(jié)能效果明顯，特別是在低負荷時更為顯著，采用變頻調(diào)速后實現(xiàn)了電機軟啟動，延長了電機和風機的使用壽命，由于風門全開，極大的延長了風門的使用和檢修周期，也減少了風管道的振動和摩擦。良好的性能會越來越為各行各業(yè)所應用，具有極好的使用價值。 參考文獻： 1 馮垛生，張淼．變頻器的應用與維護．廣州：華南理工大學出版社，2003 2 黃立培，張學．變頻器應用技術及電機調(diào)速．北京人民郵電出版社，1997 3 高壓大功率變頻器產(chǎn)品技術手冊．成都東方（日立）電控設備有限公司，2005 作者簡歷： 公 冰 男（1982-） 畢業(yè)于哈爾濱理工大學 現(xiàn)工作于哈爾濱市華能集中供熱有限公司 工程部 作者地址：哈爾濱市道外區(qū)東北新街73號（150026） 電話：0451-88929597