“汽电双驱”引风机供热混合驱动动力提效改造项目（案例与技术说明）

一、项目概述

“汽电双驱”是一种将小型汽轮机（或余热汽轮机）与电机耦合，共同驱动引风机（或引增合一风机/引风与增压合一机组）的混合驱动方案。系统根据风机轴功率需求、机组热负荷与电网/燃料运行条件，在汽轮机与电机之间灵活分配驱动功率，从而实现热电联产效率最大化、燃料利用率提高、机组调峰响应更快与运行冗余增强。

本方案已在多台大型火电/热电机组的引风机改造或新建项目中应用，典型工程包括：国电宿迁 2×660MW 机组工程、金陵电厂引增合一汽电双驱改造项目、陕西华能延安电厂 2×660MW 项目等。

二、技术原理与架构

1. 基本思想
   将汽轮机输出轴与电机输出轴通过同轴或齿轮/联轴器并联连接至风机轴，汽轮机利用厂内蒸汽（主蒸汽/尾蒸汽/余热蒸汽）提供机械驱动力，电机则用于补偿功率不足、快速响应负荷波动或在汽轮机停机/检修时单独驱动风机。

2. 系统组成（典型）

   • 小型汽轮机（或余热汽轮机）及其蒸汽控制阀门、润滑与冷却系统；

   • 电动机（同步/异步，配套变频器时可实现变频调速）；

   • 联轴/齿轮箱或同轴耦合器，必要时带弹性联接与离合/制动装置；

   • 功率/扭矩分配与协调控制系统（PLC/DCS 集成）；

   • 测量与保护：轴功率、转速、扭矩、振动、轴承温度、蒸汽参数与电网接口保护；

   • 并网/供热系统接口：与锅炉、汽轮发电厂控及厂内热力系统联动。

3. 控制策略

   • 工况优先策略：根据运行目标（最大化热供给、最小化燃料消耗、响应电网调度）动态切换汽/电功率分配；

   • 功率分担控制：实时测量风机轴功率并按预定权重分配给汽轮机和电机，采用闭环 PID 或优化分配算法；

   • 保护与联锁：失压、失汽、超速、轴振动异常、过流等条件下迅速切换至安全模式（电机全驱或汽轮机限载）。

三、主要优势与价值

• 提高热电联供效率：优先使用余热/低品位蒸汽驱动引风机，可提高系统整体热效率与温差利用率；

• 降低启动/运行燃料消耗：通过汽电协同，减少高耗油/高耗煤时段的能耗峰值；

• 改善电网/热网调节能力：电机快速响应能力强，便于参与电网调峰或快速补偿负荷突变；

• 增强冗余与可靠性：汽轮机检修或蒸汽供应异常时，电机可单独驱动，保证风机持续运行，减少停炉风险；

• 运维与技术本土化优势：对于大型电厂，可通过本地化改造快速实现能效提升，减少对外购整机的依赖。

四、在典型工程中的实施要点（以列举项目为参考）

以下为实施该类改造/新建工程时的关键环节与注意事项（适用于国电宿迁、金陵、延安等项目）：

1. 前期调研与匹配设计

   • 精确测定风机轴功率曲线、启停工况、惯量匹配与系统耦合特性；

   • 确定汽轮机供汽条件（蒸汽压力、温度、可用流量）与可用余热来源；

   • 电机选型需考虑起动模式（软起动/变频）、短时超载能力与并列控制需求。

2. 机械耦合与基础设计

   • 采用可靠的联轴/齿轮结构，考虑热膨胀补偿、轴向力传递与检修便捷性；

   • 风机基础及联接结构需承受汽轮机/电机合成力矩及动态载荷，进行动力学/模态分析以避免共振。

3. 控制与保护集成

   • PLC/DCS 内实现汽电协同控制策略并接入电厂上层监管系统（EMS/SCADA）；

   • 建立汽源失效、网侧故障、轴振异常等自动故障转移与报警机制；

   • 对电机驱动侧实施电网并网保护（短路/过流/欠压/过速等）与对汽轮机实施蒸汽安全阀与限载保护。

4. 并网与运行调试

   • 联合调试期间需验证：功率分配逻辑、切换时平稳性、启动电流峰值与汽轮机输出响应；

   • 做多工况试验并记录能耗、蒸汽用量、风机效率曲线与动态响应曲线，作为后期优化依据。

五、实施效果（典型收益说明）

具体效果依赖于各电厂的蒸汽资源、负荷特性与控制策略，以下为普遍可获得的效益方向：

• 燃料利用率提升：利用余热或低压蒸汽驱动风机，可减少锅炉额外燃烧负荷，提高热效率；

• 运行成本降低：电机与汽轮机协同可减少高峰期燃料消耗与电耗波动，降低总体能耗成本；

• 提升安全与可用性：热电双驱冗余降低单一驱动故障导致大范围停炉风险；

• 灵活参与调度：电机快速调节能力有利于电厂参与电网辅助服务（调频/调峰）并获得额外收益。

六、工程实施中的常见挑战与对策

• 蒸汽来源不稳定：需在设计中预留蒸汽调节余量，或配置蓄能/旁路方案以应对波动。

• 起动电流控制：对大型电机应配变频/软起动或采用分阶段起动策略，避免对电网冲击。

• 机械耦合复杂性：高惯量系统下耦合件需考虑传动振动与热应力，必须做动力学仿真与多级动平衡。

• 控制切换冲击：切换逻辑设计要考虑平滑过渡，必要时采用闭环扭矩或速度控制避免突变。

• 维护与检修复杂度增加：蒸汽系统、电驱系统与机械传动三方协同，要求建立联合维护方案与跨专业培训体系。

七、运维与管理建议

1. 建立汽电双驱专用的运行手册与应急预案（包含蒸汽不足、电机故障、联轴器失效等情形）；

2. 在线监测：实时记录轴扭矩、转速、振动、蒸汽流量/压力与电机电流/功率，基于阈值触发预警；

3. 定期联合检修：汽轮机、电机与耦合传动应制定统一检修窗口并协调停机安排；

4. 优化运行策略：依据季节、负荷与燃料价格动态调整汽/电功率分配策略，实现经济运行最优化；

5. 建立备件及培训体系：关键部件（联轴器、阀门、密封、功率变流/控制单元）应有本地化备件与技术支持队伍

“汽电双驱”引风机混合驱动改造是提高大型火电与热电机组经济性、灵活性与可靠性的有效技术路径。通过汽轮机与电机的协同分担驱动负荷，不仅能合理利用余热资源、减少燃料消耗，还能提升机组调峰能力与安全冗余。国电宿迁、金陵、陕西延安等项目的实施经验表明：在做好前期匹配设计、机械耦合与控制集成的前提下，该方案具有显著的工程与经济价值，值得在更多电厂推广应用。

如果你需要，我可以：

• 基于某一具体电厂（如国电宿迁或金陵电厂）给出更细化的技术实施方案（包含设备选型、控制逻辑框图与主要仪表清单）；

• 列出项目投运前后需关注的关键性能指标（KPI）与数据采集模板，便于效果评估与优化。