基于节能降耗的电厂引风机变频器改造方案研究

基于节能降耗的电厂引风机变频器改造
方案研究
摘要：在电厂引风机系统运行中，利用变频调速技术改变生产设备控制方式，提升系统精细化运行水平，能够在实现对输出功率精准控制基础上，改变传统生
产作业方式中存在的运行效率低下、能源浪费现象。

本文在简要概述高压变频器
控制方式基础上，说明引风机变频改造方案主要内容，结合节能效果分析证实方
案应用有效性，以此为同类项目改造提供参考。

关键词：电厂；引风机；节能降耗
绿色节能是火电厂运行管理转型的基本方向，如何降低厂用电率，减少生产
作业中的能源消耗，是火电厂生产管理优化关注的重点问题。

相关统计数据显示，三大风机耗电在厂用电量中的占比达到30%左右，因此在技术改造中，应当积极
强化新型技术应用，做好系统性改造，以此有效提升电厂生产控制水平，降低厂
用电率，提升企业生产效益。

1、高压变频器的控制方式及应用优势
1.1 高压变频器主要控制方式
近些年来，随着高压变频技术的不断发展，控制方式也不断发生变化，在实
际运行中，主要有如下几种控制方式：（1）v/f控制，也就是利用电压与频率的
变比为常数基本理论，设定基本运行频率，通过电压调节实现对运行频率的有效
控制。

（2）无速度传感器矢量控制，其原理是利用无速度传感器，以输入电动
机的铭牌参数为依据，依照特定关系检测励磁电流和转矩电流，通过改变电动机
定子绕组上的电压和频率，实现矢量控制。

（3）有速度传感器矢量控制，又被
称为是闭环矢量控制，主要是利用安装于被控电动机轴端的旋转编码器实现对电
动机的变频调速控制。

（4）转矩控制，主要是利用矢量控制方式，依据反馈速
度或直接推算速度，实现在速度控制下输出同步功率，达到电动机运行功率控制
效果。

（5）dtc直接转矩控制方式，主要是以转矩控制为目标，通过磁链和转矩
的综合性控制，以达到有效的控制效果。

1.2 变频调速技术应用优势
变频调速系统的应用，能够实现对引风机系统的流线性调节控制，有效提升
控制精度，避免锅炉系统运行产生振动幅度过大等现象。

通过变频调速技术的应用，能够有效避免设备开启和风机转速突变对运行部件的冲击，有效延长设备运
行寿命，减少设备运行成本，提升锅炉系统运行经济效益。

变频调速技术的应用，能够改变原有调节阀开度控制方式，减少阀门运行中的能源消耗，降低设备运行
成本[1]。

变频调速技术的应用，能够以软启动方式降低电动机启动时的机械损伤，降低对电网运行冲击，为电网安全稳定运行奠定良好基础。

2、引风机变频改造方案
2.1 改造思路
本项目改造中，考虑电厂运行情况、厂用电接线方式及后续运行要求等，主
要考虑如从下方面进行改造：（1）整体工艺系统中，将原静叶引风机电动机依
照“一拖一”方式改造为变频调速，原有引风机、电动机及工艺管道等都不做改动。

（2）电气系统中，每台引风机配置一台变频器，将电动机原主接线和开关
作为旁路。

（3）建筑结构中依照一台机组对应一个变频室，并采用就近方式进
行布置。

（4）室内环境温度控制在0~40℃之间，对应改造降温通风系统。

（5）
改造后引风机系统控制纳入机组DCS，仅需增加部分卡板，实现与原有分散控制
系统结合，在DCS操作员站修改对应操作画面。

2.2 改造前引风机配置
火力发电厂运行系统中，引风机主要是将锅炉中燃烧的热空气吸出，导致炉
腔产生负压，热空气在经过各种加热器后，最终经过除尘、脱硫、脱硝等系统，
将烟气中的污染物处理到位，在确保符合环保标准情形下，经烟囱排入大气中。

引风机运行中，主要是利用主轴上叶轮的旋转运动来维持空气压能及流动性能，
主要组成部分包括吸气口、叶轮及排气口等，在电机驱动下形成气流，也就是经
由叶轮将机械能转化为动能。

改造前改机组锅炉配套布置两台引风机，采用并列
运行方式布置，总功率为1800kW，其中1号引风机接至主厂房6kVⅠA段9号柜，2号机接至主厂房ⅠB段9号柜。

2.3 引风机变频改造
引风机变频改造主要包括如下内容：（1）引风机变频一次接线改造，两台
引风机分别配置一台高压变频器，将原有电源作为引风机变频器电源，原电缆则
分别接入变频器进线柜内。

变频运行方式下，6kV电源先有高压断路器接至变频
装置进线闸刀，再接入高压变频器，经出线闸刀接至电动机。

工频运行方式下，
6kV电源直接经由高压断路器有旁路刀闸接至电动机。

为避免运行中出现误操作
现象，需在旁路柜中将各割刀相互闭锁。

（2）引风机变频二次接线改造，在原
引风机6kV开关柜每面柜中分别增加一块电动机综合保护装置和一块电动机差动
保护装置。

（3）根据规范做好引风机变频柜交、直流控制电源的引接。

2.4 引风机变频室布置
在本改造项目中，由于高压变频器体积超出原引风机房空间大小，同时考虑
面对面布置要求、风道及防灰尘、腐蚀及导电粉尘等因素影响，需单独设计变频
器室。

考虑场地及建设成本控制要求，在引风机房相邻部位新建引风机变频室，
并利用原有电缆沟与室内电缆沟连通。

2.5 变频器电缆选择
本改造项目中，原有电缆无需更换，直接迁移至变频器进线柜，新增由进线
柜至电动机的电缆，电缆型号与原电缆相同，能够满足变频器安全稳定运行要求。

进出控制室的控制信号电缆，选用型号为kvvp2-22，依照相关规范要求，采用由
高至低、由强至弱方式进行布置。

采用电缆沟方式进行敷设，新增电缆沟与现有
电缆沟连通，并确保施工质量达到控制要求。

2.6 接地改造
在项目改造及后续运行中，为确保整体运行安全，需在新建变频器室内设接
地网，并与现有主接地网相连接，接地网材料为60×8扁钢，有效利用自然接地体，确保接地系统运行安全。

2.7 照明及检修
为更好的满足项目改造后节能运行要求，为后续运维管理提供良好条件，变
频室内正常工作照明设计为节能型荧光灯，事故照明设计为带蓄电池的应急灯。

在变频室内设置总电源箱、照明箱及检修箱，照明箱、检修箱及其他可能需要的
负荷电源，都由总电源箱引接，总电源箱电源则是引接自引风机房MCC备用回路。

2.8 通风改造
本项目改造完成后，变频柜运行中散热量较大，如室内温度超出0~40℃上下
限运行要求，则会导致变频器无法正常运行，甚至是出现较大安全隐患，因此需
要布置降温通风及热风系统。

降温系统设计采用直接蒸发空气处理机，设备布置
于空调机房内，冷却水来自于厂区生活水管道，运行压力需符合处理机正常运行
要求[2]。

随空气处理机设置加热段，在室温低于运行温度要求时，则向室内送热风，为变频器正常运行提供有效保障。

变频器在运行中产生的热风，经由降温或
升温处理后，再送至室内，以维持室内温度稳定。

同时为确保变频器安全稳定运行，还需要依照规范要求设置事故排风系统。

3、变频器改造运行要求及效益分析
3.1 引风机变频操作步骤
在引风机变频器系统运行中，运行前需在上控制电源后先进行系统自检，在
系统完全准备就绪后再进入下一步操作。

变频器具有本地和远程启动/停止操作
两种方式，本地操作需将旋钮调至“就地”档，在系统自检完成后，按“启动”
键即可进入启动状态，并依照默认参数运行，按“停机”键即可进入停止状态。

远程启动/停止采用DCS方式进行，将旋钮调至“远程”档，即可进入远程操作
状态，在后台完成对应操作。

3.2 变频器谐波控制
变频器在电厂引风机系统中的应用，对提升引风机运行性能和成本控制具有良好促进作用，但是在实际运行中，由于变频器谐波现象的存在，会对公用电网产生危害现象[3]。

在变频器谐波没有得以有效控制情形下，会导致变压器铜损升高，绝缘能力降低，影响电力设备运行寿命；在电动机运行中，变频器谐波会引起电动机附加损耗，甚至产生机械振动、噪音及过电流等现象，对电气元件正常运行产生影响；变频器谐波的存在，还会导致继电保护和自动装置误动作，使得仪表和电能计量出现误差，对附近通信系统正常运行产生干扰现象，因此在引风机变频器改造后，还应当采取必要的技术手段，实现对变频器谐波的有效控制，避免对系统锅炉系统安全稳定运行产生影响。

在实际应用中，可以采用如下方式进行控制：（1）在变频器输入侧与输出侧之间安装合适型号的电抗器，以达到有效抑制谐波，减少传输过程中的电磁辐射。

（2）优化电源布置方式，隔离供电电源，或是采用安装隔离变压器方式，有效切断谐波电流。

（3）电动机与变频器之间的电缆采用钢管敷设方式处理，或选用铠装电缆，采用独立的电缆沟敷设，以有效避免变频器谐波干扰现象。

（4）使用专用接地线，有效抑制电流谐波对临近设备的辐射干扰。

（5）优化变频器建设方式，尽量缩短电源线路长度，将电源线与信号线分开敷设，并尽量避免交叉，在必须交叉时则需要采用垂直交叉方式布置。

（6）安装合适型号的EMI 电源滤波器。

3.2 项目改造经济效益分析
以本改造项目为例，改造前引风机平均日工频耗电率为2.76%，在完成改造投入运行后，引风机平均日变频耗电率降低至1.93%，综合节电率达到30%，在同一基准条件下，月节约电量达到634MWh，以机组年运行时间10个月计，上网电价0.24元/KWh，年可节约资金月152万元，项目改造成本以450万元计，则满负荷运行状态下，3年即可收回全部成本，经济效益较为显著。

3.3 项目改造环境效益分析
项目改造完成后，利用变频调速技术，能够有效节约风机能耗，实现节约厂用电目的，结合有效的污染防止措施，能够有效降低二氧化硫排放量、烟尘排放
量，确保烟气中氮氧化物排放浓度达到规定限值，还能够有效减少煤尘对周边环
境及生产人员的影响[4]。

通过污染物减排计算可以看出，引风机变频改造方案的
有效实施，符合国家“节能减排”政策要求，能够推动火电企业朝向绿色节能方
向转型发展。

4、结束语
电厂引风机变频器改造方案的有效实施，能够实现经济效益和环保效益双重
效果，对火电企业而言，必须要适应技术发展要求，推动变频改造方案落实到位，强化项目改造质量管理，以此为推动企业绿色低碳高质量发展奠定坚实的技术基础。

参考文献
[1]杨磊.电厂主要耗能设备的运行优化与节能降耗[J].化学工程与装
备,2022(02):183-184+105.
[2]张功,许彦君,赵业富等.漳山电厂引风机变频器内冷水温波动分析[J].中
国电业(技术版),2014(03):61-63.
[3]李秀忠.锅炉引风机的变频改造及节能效果[J].华电技
术,2013,35(04):55-59+78.
[4]盛江平,陈瑞君,刘洋等.锅炉引风机变频节能改造方案分析[J].内蒙古电
力技术,2011,29(03):65-68.。