火电厂汽电双驱引风机汽轮机的应用分析

米海波 郝智超

摘  要：随着经济社会的发展和科学技术的进步，火电厂技术经历了多次的升级换代，其对我国经济的影响日趋重要。引风机作为火电厂的用电大户，如何降低其能耗、挖掘潜力、提升系统效率，是众多电力工作者努力的目标。传统的引风机采用电机直接驱动对电力的消耗太大，运营成本过高，而采用汽电双驱引风机汽轮机方案，即采用电动机、汽轮机相结合的汽电双驱方式能较大地提升电厂的经济效益。该文介绍了汽电双驱引风机汽轮机的应用，阐述了引风机采用汽电双驱后是如何提高火电厂的经济效益的。

关键词：汽电双驱  引风机汽轮机  火电厂的经济效益

中图分类号：TK223   文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2019）05（c）-0041-02

火力发电的进步不仅在于技术手段，也在于如何降低成本，提高电厂的经济效益。我国人均用电量的上升和经济的高速发展更加凸显了火电对国民生活的重大影响。电厂引风机作为火电厂用电消耗的最大设备之一，降低其能耗一直以來是节约能源的重点和关键。采用汽电双驱引风机汽轮机，优化了系统配置，达到了最终提高火电厂的经济效益的目标。

1  火电厂用引风机的分类

国内大型火电厂的锅炉引风机常规采用轴流式风机，有动叶可调和静叶可调两种。

动叶可调轴流风机（以下简称动调风机）的液压调节装置由电动执行器直接驱动，调节动叶片角度以改变风压和风量。动调风机临界转速较低，固有频率偏低，要避开的频率密集。当变转速运行时，容易引起共振而发生叶片断裂。基于动调风机对转速调节的敏感性，其适用于定转速的运行方式，故一般采用定速电机驱动。

静叶可调轴流风机（以下简称静调风机）的进口导叶角度由电动执行器直接驱动以改变风压、风量。相比动调风机，静调风机叶片固有频率高、抗振动能力强、可靠性高，一般不存在共振转速区，更加适合采用变速运行。静调风机可采用汽轮机驱动或变频电机驱动。

2  引风机驱动方式的分类

基于动调风机和静调风机的特点，引风机及驱动方式考虑以下几种方式：动调风机+定速电机驱动;动调风机+汽轮机定转速驱动;静调风机+变频电机驱动;静调风机+汽轮机变转速驱动。

2.1 引风机电机驱动方案

以往火电厂主流方案为引风机采用动调风机配定速电机驱动，该方式启停运行中调节平稳、灵活，控制简单可靠，操作方便。如采用静调风机配变频电机驱动方式，在低负荷时静调风机效率较高，但在高负荷时与动调风机效率相当，且变频器存在转换损失，高负荷时运行耗电量反而增加。从节能的综合角度考虑如采用电动引风机方案，推荐动调风机配定速电机驱动。

2.2 引风机汽轮机驱动方案

引风机采用汽轮机驱动，按风机和汽轮机型式的不同有两种方案：静调风机配小汽轮机变速驱动方案;动调风机配小汽轮机定速驱动方案。“静调+汽机变速驱动”或“动调+汽机定速驱动”方案在技术上都是可行的，但受制于动调风机自身对转速调节的敏感性，推荐静调风机配汽轮机变速驱动方案。

2.3 引风机汽电双驱方案

汽电双驱引风机典型配置如图1。汽轮机和异步电动发电机与引风机同轴布置，为匹配转速和解决启动、事故状态汽轮机功率与风机不匹配的问题增加了变速离合器，即可实现风机采用汽轮机和电动机联合驱动，同时可不用另设启动、备用风机，系统简单。

按风机和汽轮机型式的不同有以下两种方案。

（1）采用动调风机配汽轮机定转速驱动方案，驱动工频电动发电机。汽机正常运行不需调节，始终处于调阀全开状态，维持最佳运行工况，汽轮机效率最好。当机组负荷变化时，通过调整风机动叶控制风机的出力。当汽轮机运行的功率高过风机负荷时，电动发电机处于发电状态，以抵消一部分厂用电。当汽轮机运行工况的功率低于风机负荷时，电动发电机转入电动机工况，与汽轮机共同驱动引风机。此方案汽机运行控制简单，但电气系统相对复杂。

（2）采用静调风机配汽轮机变转速驱动方案，驱动变频电动发电机。汽机根据机组负荷情况，调整转速实现风机的节能运行，但汽轮机的调阀往往处于节流状态，有部分节流损失，不能维持最佳效率运行，而且变速运行，汽机的控制逻辑较为复杂，此方案电气设备适应性是限制变频范围的重要因素。

通过比较，动调风机配汽轮机定速驱动、定速带工频电动发电机方案更适合引风机的汽电双驱方案。

3  汽电双驱引风机的难点

3.1 减速装置（齿轮箱）

汽轮机与异步电动发电机之间需设置减速装置。该减速装置具有大速比（通常为5～8，极限接近10）、大功率、高转速的特点，其制造难度较大。目前，此减速装置主要采用进口厂家一级减速方案。

3.2 离合器

根据汽轮机-齿轮箱-异步电动发电机-引风机的轴系特性，优先采用齿轮箱与离合器一体化形式。离合器保证汽轮机输出端和齿轮箱输入端的平稳啮合，避免啮合、分离时的转速冲击，是保证轴系稳定性的重中之重，因此推荐选用SSS离合器。当输入输出转速精准的达到统一时，离合器驱动和被驱动齿面自动进行啮合。一旦输入转速相对于输出转速出现下降，离合器自动脱开。

3.3 联轴器

根据汽轮机和引风机的运行特性，推荐选用挠性联轴器：膜片式或膜盘式。但在引风机汽电双驱方案上，综合性能、成本之后通常会采用膜片式联轴器。

3.4 异步电动发电机

异步电动发电机在不同阶段的运行方式是不同的，其同时起着传递扭矩和发电/电动两个作用，故对异步电动发电机的选型提高了要求，除满足引风机一定程度上的功率需求外，还需要考虑汽轮机传递过来的功率和扭矩，异步电动发电机往往都要按照大一档来选型，以免形成小马拉大车的情况。

4  汽电双驱引风机方案的意义

引风机在汽轮机和异步电动发电机的协助之下，提高了系统的运行效率，降低了电厂的运行成本，其节约降耗效果显著。在倡导绿色节能的今天，火电厂采用汽电双驱引风机方案切实地响应了节能降耗的号召。目前国内已有几个示范项目，如同华轩岗、国电宿迁等，另有多家火电厂有意采用这项新技术进行改造。

5  结语

引风机汽电双驱技术方案的应用是当下火电厂长远持续发展的大势所趋，只有放远目光，我国的能源清洁高效利用才能一步步实现。汽电双驱引风机汽轮机的应用作为一种节能降耗的手段，必能带动更多的新技术在工业领域中应用。

参考文献

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