一種動葉可調式引風機變頻節能系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型具體公開了動葉可調式引風機變頻節能系統，是一種通過對現有新建和在役火力發電廠鍋爐動葉可調式引風機的運行、調節方式進行優化，利用專用動葉可調式引風機高壓大功率變頻器驅動動葉可調式引風機，使其既能達到節能降耗的目的，同時也能提高系統整體運行可靠性；本實用新型的目的是在傳統動葉可調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式引風機變頻節能系統，通過工頻、變頻回路的切換可以實現動葉可調式引風機的四種運行方式，即是在利用該節能系統既可以實現動葉可調式引風機處于高效經濟工作點的變頻調速運行，同時也保留了原有動葉可調式引風機系統在改造之前的工頻定速的調節方式。
【專利說明】-種動葉可調式引風機變頻節能系統

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

【背景技術】
[0002] 在役或者新建火力發電機組的鍋爐引風機系統大多數采用的是動葉可調式軸流 風機(如FAF系列、SAF系列等)，其主要通過改變動葉可調式引風機葉片的開度來實現對風 機輸出風量、風壓的控制及改變，以適應火電廠發電負荷調整、變化的需要。動葉可調式引 風機相比于傳統的離心風機、靜葉可調式引風機，其在一定的葉片開度調節范圍內能夠保 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電機組鍋爐動葉可調式引 風機進行變頻改造無法達到其節能降耗的目的，所以行業內一直都存在一個誤區：動葉可 調式引風機不適合進行變頻改造。
[0003] 但是，從目前國內在役火力發電廠鍋爐動葉可調式引風機的實際運行情況，及火 力發電廠設計技術規范兩個層面來看，一般在對鍋爐配套風機容量進行設計時，從發電機 組運行的安全性考慮出發，單側風機運行時，需具備帶75%負荷運行的能力，這樣一來，當 雙側風機同時運行，即便機組帶到額定負荷時實現滿發時，引風機的設計余量一般在20%- 30%左右(若當地煤質情況較差或其他原因將會導致風機的設計余量更大)，風機葉片的整 體開度一般處于在30% -100%這個區間內，但是主要以集中在50%-60%范圍內居多，由此可 見風機并未處于其風機設計之初的最佳經濟運行工作點運行。在役火力發電機組運行中， 由于電網負荷的需要，火力發電機組往往是需要根據電網公司的要求實現調峰運行，機組 負荷率經常處于50% - 75%之間，動葉可調式引風機的葉片開度大多處于30% - 80%，往往處 于40% - 50%范圍內居多，使得絕大多數引風機更加偏離其設計的最佳經濟運行工作點運 行。基于以上兩種情況，可以得出目前在大多數火力發電廠中，其配套的動葉可調式引風機 的運行方式是不經濟的，而且對其實施變頻改造實現節能降耗是可行的，其潛在的節電空 間一般在20%甚至更高。 實用新型內容
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種動葉可調式引風機變頻節能系統，使 動葉可調式引風機在整個運行區間內始終處于最高或者較高效率點工作，同時既可以實現 變頻調速運行，又可以切換至原有工頻定速運行，還能實現多種調節方式相結合，即是通過 變頻器對電動機調速，又通過調節風機的葉片同時對風機風量進行調整。
[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] -種動葉可調式引風機變頻節能系統，所述系統包括電源斷路器、變頻器、工頻旁 路、電動機以及動葉可調式引風機；變頻器與工頻旁路并聯，并聯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對電動機進行定速驅動時，所述動葉可調式引風 機通過調整引風機葉片開度調節、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
[0009] 進一步的，所述動葉可調式引風機葉片開度范圍為309T100%。根據電廠現場實際 配置和運行情況，所述葉片開度范圍在此范圍內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動時，將變頻器作為電動機輸入的 可調變頻電源，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，通過調整引風機葉片開度來調節、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
[0011] 進一步的，所述系統變頻驅動引風機時，同時通過調節引風機轉速和葉片開度來 調節風機的輸出風量、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，所述系統采用變頻調速輸入，即通過調節變頻器的輸出頻率對電動機 進行可變速驅動時，固定動葉可調式引風機葉片在一對應效率較高的位置，調整引風機運 行轉速控制風機的輸出風量、輸出風壓。
[0014] 本實用新型與現有技術相比的有益效果是：
[0015] 該系統具備四種運行方式，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，通過調整葉片開度調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 式引風機的葉片開度，通過調整引風機轉速調節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速同時，又通過葉片開度調整風機風量及風 壓相結合的運行方式。四種運行方式可以實現相互切換，互為備用提高引風機系統運行的 安全性和可靠性。
[0016] 通過動葉可調式引風機變頻節能系統，可以改變現有風機輸出風量的調節方式， 風機可以根據機組負荷的變化，通過變頻調速方式及變頻調速與葉片調整相結合的方式實 現對風量的控制，并且在整個調速范圍內，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，使得該節能系統能夠有效地降低電動機 與引風機之間的軸上產生的特定頻率的振動分量保證風機穩定運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的系統結構圖。

【具體實施方式】
[0019] 以下結合附圖對本實用新型的一種動葉可調式引風機變頻節能系統進行進一步 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，安裝動葉可調式引風機變 頻節能系統，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，通過該節能系統的工頻旁路系統，利用調整動葉可調式引風機的葉片開度實現引風 機輸出風量的控制以達到系統運行要求；第二種方式是將變頻器以固定頻率輸出，通過調 節動葉可調式引風機的葉片開度實現引風機輸出風量的控制已達到系統運行要求；第三種 運行方式是變頻調速輸入時，固定動葉可調式引風機的葉片開度，通過動葉可調式引風機 專用高壓大功率變頻器驅動動葉可調式引風機，利用調整其運行轉速實現對引風機輸出風 量、輸出風壓的控制達到系統運行要求；第四種運行方式是為兩者同時工作，即是通過變頻 器調節動葉可調式引風機轉速的同時，再通過對風機的葉片開度的調整一并實現對風機輸 出風量及輸出風壓調節的運行方式，這四種運行方式可實現相互切換，互為備用。
[0021] 當應用動葉可調式引風機變頻節能系統對動葉可調式引風機實現變頻調速驅動 時，既可以使動葉可調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 轉速來控制風機的輸出風量、輸出風壓；也可以通過該系統利用變頻器改變引風機轉速和 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，遠遠高于工頻定速輸入時，單獨通過調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] 針對現有火力發電廠的動葉可調式引風機系統實際運行遇到的以上問題，本實用 新型將會對現有動葉可調式引風機的運行方式進行優化及調整。
[0023] 第一種方式及是當動葉可調式引風機退出變頻調速運行時，利用該系統的工頻旁 路系統可以切換到原有傳統動葉可調式風機單獨通過調節其動葉開度來實現對風量、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，根據引風機實際運行的工 況，根據動葉可調式引風機在不同機組負荷下的數據（如不同負荷下，風機運行時葉片開度 調整范圍，對應的風量、風壓數值等)，描繪出動葉可調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動引風機運行，根據引風機變頻改造現場實際運 行數據，其改造后的變頻器通常在20Hz飛0Hz的頻率值運行節能效果較佳，通過調節動葉 可調式引風機葉片的開度來調節風機輸出風量、輸出風壓，并確保動葉可調式引風機在整 個葉片開度調整范圍始終處于一個較高的工作效率區間。
[0025] 第三種方式是基于現有動葉可調式引風機的實際運行工況數據，引風機系統管網 特性，分析風機在實際運行的工況，根動葉可調式引風機在不同機組負荷下的數據(如不同 負荷下，風機運行時葉片開度調整范圍，對應的風量、風壓數值等)，描繪出動葉可調式引風 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式引風機的性能曲線，確定在系統配置動葉可調式引風機變頻節能系 統后，變頻器調速運行時的風機葉片的固定開度，使引風機在變頻調速下穩定運行，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現場實際運行 情況再對葉片的固定開度進行修正及調整。
[0026] 第四種方式利用該系統變頻驅動動葉可調式引風機運行時，在機組不同發電負荷 下，變頻器通過與上位DCS控制系統配合自動獲取引風機在不同轉速下、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、功耗等多組運行數據，然后根據系統的控制 算法對獲取的多組數據進行計算，然后逐一進行分析，確定出機組在不同發電負荷下，引風 機的最佳運行轉速及葉片開度值即是在此發電負荷下，引風機工作頻率和葉片開度值同時 調整到此組數值時，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] 動葉可調式引風機在以上三種方式進行變頻調速運行，將會保證動葉可調式風機 一直處于高效率區運行，并通過變頻器調節風機轉速來改變風機的輸出風量及壓力以適應 火電廠發電負荷的變化，達到動葉可調式引風機的節能降耗的目的。
[0028] 本實用新型設計簡單合理、實用經濟性、可靠性高，具有四種運行方式，即工頻定 速輸入時可以實現動葉可調式引風機的通過調整風機葉片開度來控制、調整風機風量；變 頻調速輸入時，將引風機葉片的開度固定，通過變頻器調整風機轉速來控制風機風量；兩種 調節方式的相結合即通過調節風機轉速和葉片調整兩者相結合來控制風機風量。動葉可調 式引風機變頻節能系統，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、在建火力發電機組鍋爐配套動葉可調式引風機系統的變頻節能綜合改造 項目，改造后動葉可調式引風機平均一般可以節電20%左右，甚至更高。
[0029] 本動葉可調式引風機變頻節能系統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，當由專用動葉可調式引風機高壓大功率變頻器對電動機進行變速驅動經 由機械連接裝置使風機運轉時，該系統可以通過控制有效地降低電動機與風機之間的軸上 產生的特定頻率的振動分量保證風機穩定運行。
[0030] 此外，本動葉可調式引風機變頻節能系統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，當由專用動葉可調式引風機高壓大功率變頻器對電動機進行可變速 驅動時，經由機械連接裝置使風機運轉時，該功能可以通過控制有效地降低電動機與風機 之間的軸上產生的特定頻率的振動分量保證風機穩定運行。為了實現風機扭振抑制功能， 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，系統空載啟動，計算變頻器 的電壓給定值：變頻器控制系統采用恒壓頻比的方式，電壓給定信號的頻率經時間 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

【權利要求】
1. 一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：所述系統包括電源斷路器、變 頻器、工頻旁路、電動機以及動葉可調式引風機；變頻器與工頻旁路并聯，并聯后的兩端分 別與電源斷路器和電動機相連；電動機與動葉可調式引風機相連。
2. 根據權利要求1所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，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. 根據權利要求1或2所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：當 通過工頻旁路系統對電動機進行定速驅動時，所述動葉可調式引風機通過調整引風機葉片 開度調節、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
4. 根據權利要求3所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：所述動 葉可調式風機葉片開度范圍為309T100%。
5. 根據權利要求1或2所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：通 過變頻器對電動機進行可變速驅動時，將變頻器作為電動機輸入的可調變頻電源，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，通過調整引風機葉片 開度來調節、控制引風機的輸出風量、輸出風壓。
6. 根據權利要求1或2所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：所 述系統變頻驅動引風機時，同時通過調節引風機轉速和葉片開度來調節風機的輸出風量、 輸出風壓。
7. 根據權利要求1或2所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：所 述變頻器具備引風機軸系振動抑制功能。
8. 根據權利要求1或2所述的一種動葉可調式引風機變頻節能系統，其特征在于：所 述系統采用變頻調速輸入，即通過調節變頻器的輸出頻率對電動機進行可變速驅動時，固 定動葉可調式引風機葉片在一對應效率較高的位置，調整引風機運行轉速控制風機的輸出 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 優先權日:2014年10月20日
【發明者】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