100MW火力發電機組送風機變頻改造效益分析

[摘要] 本文介紹了山西柳林電廠2×100 MW火力發電機組送風機變頻改造，送風機電機通過變頻器調速后，節能效益明顯。通過實際應用，我們認為目前高壓變頻調速設備技術已經非常成熟，值得大力推廣
[關鍵詞]送風機 變頻 效益

0 引言
火力發電廠在生產過程中，當發電負荷發生變化時，需要對鍋爐燃燒工況進行調節。具體調節方法是通過改變鍋爐的給煤量、風量、給水量來進行調節。而目前各電廠水量、風量的調節一般是通過改變閥門或擋板的開度來實現的，但這種調節方式屬于節流調節，在運行中這種調節方式存在許多問題。
1 節流調節方式在運行中存在的問題
1.1節流調節方式浪費電能。鍋爐在設計時,選用風機的額定容量通常大于實際需要量,其配套拖動電機的額定容量則更大。實際運行時不得不關小風門進行節流調節。在我廠,在額定工況下,風機風門開度僅為60%。在節流過程中,風機特性曲線不變,轉速不變,僅僅依靠關小風門,人為增加管道阻力來減小流量。風門開度減小，阻力損失相應增加,但系統輸入功率并無減小,而是白白損失在節流過程中。
1.2節流調節的系統穩定性及控制精度差。由于風門的檔板開度與流量的非線性關系,加上執行機構機械傳動間隙的影響,檔板開度調節既不靈敏又不精確,無法實現流量的快速、準確調節。
1.3節流調節運行費用大。在節流調節方式中,風機長期處于高速、大負載下運行,消耗電能大,維護工作量大,設備壽命低,并且運行現場噪音大。
2 100MW機組送風機變頻裝置的應用
交流變頻調速技術是20世紀80年代迅速發展起來的一種新型交流傳動技術。交流變頻調速裝置充分應用了微計算機控制技術和交流電動機控制技術，一般采用正弦波脈寬調制電路，能模擬直流電動機的控制特點對交流電動機進行控制，使交流電動機具有直流電動機同樣的調速性能。過去變頻調速裝置多為進口產品，價值較貴。近年來，國產變頻調速裝置的生產已經上了一個臺階，可靠性逐步提高，價格也有大幅度下降。
柳林電廠一期安裝兩臺2×100MW燃煤發電機組，每臺發電機組配置兩臺型號為YKK 560-6、功率900kW、電壓等級6kV并列運行的送風機。2005年6月、9月分別在1#機1#送風機、2#機2#送風機安裝了北京利德華福電氣技術有限公司生產的ＨＡＲＳＶＥＲＴ―Ａ系列高壓變頻器。設備投運使用以來，運行穩定可靠，節能效果明顯。尤其是全中文的設置界面，給調試和維護工作帶來很多便利。
3 送風機改造后節能情況分析：
3.1典型工況連續運行1小時節能情況
以1小時為單位，考核1小時內各段負荷同工況（出口風壓相同、制粉系統運行方式相同）情況下，工頻運行和變頻運行時的節能效果。
下#1、2送風機總耗電的比較：
1#爐


2#爐


注：工頻電耗是指送電機在電壓6kV頻率在50Hz狀態下負荷穩定運行1小時的實際耗電量。
3.2典型工況連續運行三天送風機節能情況 單位：萬kWh


3.3送風機改造經濟效益分析
3.3.1按照單位小時節能情況分析：
概算按各個負荷段的平均數計算，#1爐每小時節約電量216 kWh，#2爐每小時節約電量242.25kwh，全天雙機運行共可以節約電量1.0998萬kwh；以年發電量完成12億kWh，日完成電量400萬kWh，全年雙機運行300天（相當于全年運行7200小時）計算，兩臺送風機全部技改后，全年可節約電量329.94萬kWh，按現電價0.35元/kWh計算，一年可節約115.47萬元。
3.3.2送風機連續運行三天節能情況分析：
安裝兩臺送風機變頻后，全年可節約電量263.52萬kWh，按現電價0.35元/kWh計算，一年可節約92.23萬元。
上述兩結論從數據上看基本相近，說明以上數據真實可信．本次變頻效益巨大。
４ 送風機變頻改造后對設備的影響
送風機采用變頻運行后，除了節能和控制特性改善外，風機系統的運行工況也明顯改善，有以下優點：
4.1實現風門全開，不再調整風門，運行自動化程度大為提高，運行和維護工作量降低。
4.2送風機變頻改造后，電機實現了軟啟動，降低了電機的故障率。
4.3功率因數提高。從電網角度看，工頻運行時功率因數為0.85左右,變頻運行時功率因數達到0.95。因此,即使同樣是滿負荷運行,變頻運行時,高壓輸入電流明顯比工頻運行時小,這有利于節能和設備安全運行。
4.4采用變頻和旁路工頻雙套運行方式，當變頻器故障時，電機可投工頻旁路，電機定速運行，不影響設備運行，保證了機組的安全運行。
５ 結束語：
將交流變頻調節裝置應用于鍋爐大型風機，不僅節能，而且大大改善了控制品質和運行工況，取得了顯著的社會效益和經濟效益，使設備的運行方式更趨合理，設備自動化程度、控制水平進一步提高。雖然高壓交流變頻調速裝置的一次性投資較大，但它所帶來的回報是巨大的、長期的，建議大力推廣使用。
參考文獻:
[1] 《高壓變頻調速系統HARSVERT-A系列技術手冊》。北京：北京利德華福電氣技術有限公司，2004
[2] 《值長運行日志》。山西：柳林電廠，2005
[3] 《計算機控制技術與應用》。北京：劉國榮 機械工業出版社
作者簡介
秦海平（1967-），男，工程師，西安理工大學畢業,山西柳林電力有限責任公司,從事電氣技術管理工作。
張 軍 (1970-), 男，副總工程師，太原理工大學畢業,山西柳林電力有限責任公司,從事技術管理工作。
高衛明 (1969-), 男，工程師，主任,太原電力專科學校畢業,山西柳林電力有限責任公司,從事技術管理工作。
孫海榮 (1971-), 男，助理工程師，山西廣播電視學校畢業,山西柳林電力有限責任公司,從事電氣運行技術工作。