摘要：本文結合VACON公司項目經驗和VACON變頻器產品特點，從投資維護成本，系統穩定性，節能效果等方面對火力發電廠鍋爐風機控制的幾種方式進行比較。
關鍵詞：離心風機；變頻器；變頻調速；VACON
一、行業概訴
目前，在我國電源結構中，火電裝機容量占74%，發電量占80%；水電裝機容量占25%，發電量占19%；核電僅占1%左右。而火電廠的各類輔機設備中，風機，水泵類設備占了絕大部分，蘊藏著巨大的節能潛力。
二、風機的選擇和應用
風機是火力發電廠重要的輔助設備之一，我國電站已經普遍采用了離心風機。以75(T/H)循環流化床爐為例，通常每臺鍋爐配備一臺400kW引風機，一臺315kW一次風機，一臺250kW二次風機。由于鍋爐在正常運行中的燃燒構成、熱負載、電負荷以及季節等因數變化較大，因此，鍋爐燃燒所需要的氧氣在不同的情況下也相應有較大的變化。然而，鍋爐配置的風機是按鍋爐最大負荷情況下所需的最大風量設計的，并考慮到鍋爐在事故狀態下的風壓、風量裕度，即相應的保險系數。根據我國現行的火電設計規程SDJ—79規定，燃煤鍋爐的送、引風機的風量裕度分別為5%和5~10%，風壓裕度分別是10%和10~15%，而實際設計中，風量和風壓的裕度達20~30%是比較常見的。所以，風機電機功率的配置一般都比較大。
三、鍋爐風機風量的控制方法
1、風門控制
鍋爐風機的風量裕度通常都比較大，如果采用風門控制，風門擋風板的平均開度一般在50%左右，大量能源浪費在克服擋風板阻力上，風機效率下降。同時還會帶來管網壓力不穩定，難以精確控制，以及電機啟動電流過大造成的對電機的損耗和電網沖擊等其他問題。
2、液力耦合器控制
液力偶合器是一種耗能型的機械調速裝置，調速越深（轉速越低）損耗越大，特別是恒轉矩負載，由于輸入功率不變，功率損耗將隨轉速損失成比例增大。對于風機、泵類負載，由于負載轉矩按轉速平方率變化，則輸入功率則按轉速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉速的立方率減小，調速效率仍然很低。液力耦合器的平均調速效率在50%左右。
3、變頻調速
變頻調速是靠調節風機電動機轉速來改變風機風量。按流體機械定律，風機軸功率P與轉速n之間的關系如下所示：
在風機風量由100%下降到50%時，變頻調節與風門調節相比，風機的效率平均高出30%以上。
不同調節方式下，風機的耗能特性及效率比較如圖1、圖2所示。由圖可知，與傳統的風門控制和液力耦合器控制相比，變頻驅動控制在節能和提高效率方面具有明顯的優勢。
四、變頻調速方案選擇
根據電機電壓及變頻器輸入電壓等級的不同，電動機變頻調速有四種方案：高—高，高—低—高，高—低，低—低。
在保證系統高效，可靠運行的前提下，為達到系統搭建的合理性和運行過程的經濟性，VACON結合自身工程項目經驗，以及VACON變頻器的特性，按如下原則選用變頻驅動方案：
五、投資成本與回報比較
以75噸流化循環爐為例，一般電廠采用6kV交流電源，按照引風機400kW，一次風機315kW，二次風機250kW各一臺，計算主要設備投資成本并比較。另外，在通常設計中風門依然保留，以下成本分析旨在比較各方案的差異性，電纜等成本不列入比較之中。
1、風門+高壓電動機控制
特點：投資成本低，系統簡單。但啟動電流大，不節能，控制精度低，難維護，自動化程度不高。
2、液力耦合器+高壓電動機
特點：電流小，減少電網沖擊，調速穩定，節能。但投資成本高，設備維護成本高，自動化程度低，節能效果不明顯。
3、低壓變頻器+低壓電機
特點：平均節能30%以上。電機軟啟動，對電網無沖擊，可靠性高，免維護，調速特性優良，機械振動小和磨損較少，保護功能完善，自動化程度高，容易實現自動調節控制和計算機通訊。
六、結束語
按照年平均運行5000小時，每度電0.4元計算，采用低壓變頻解決方案，每年因節能帶來的成本節約為：
（400+315+250）kW×5000h×30%×0.4=579000元（RMB）
因此，從電廠工藝狀況和投資回報率角度考慮，低壓變頻方案是最經濟可靠的。
除了顯著節省能源以外，采用變頻控制還具有其他諸多優點：電機軟啟動，齊全的保護功能，調速特性優良，精度高，自動化程度高，便于監測和通訊，維護方便等。
近年來，Vacon低壓變頻解決方案已在國內多家電廠的鍋爐風機驅動中取得了廣泛應用。從應用效果看，無論在系統搭建，設備運行的可靠性，還是成本及環保績效評估方面，均取得了令用戶滿意的效果。