國產(chǎn)高壓變頻器在100MW機組排粉機上的應(yīng)用

一、前言
山西河坡發(fā)電有限責(zé)任公司100MW機組制粉系統(tǒng)的排粉機原采用入口擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，并且為減小三次風(fēng)量，排粉機入口管道還采取了縮口（Ф1200管道縮為Ф800管道）及增加小擋板的措施，浪費了大量的電能。為降低能耗，經(jīng)北京利德華福電氣技術(shù)有限公司專業(yè)技術(shù)人員多次分析討論后認(rèn)為對排粉機電動機進(jìn)行變頻改造是可行的，對制粉系統(tǒng)的負(fù)壓形成及三次風(fēng)影響不大，因此決定在4＃爐排粉機進(jìn)行高壓變頻改造。2004年11月22日開始準(zhǔn)備材料，DCS系統(tǒng)增加變頻標(biāo)簽，下載軟件，2004年12月8日土建開工，2005年4月1日開始全面調(diào)試，2005年4月7日一次投運成功，節(jié)能效果良好。

二、改造情況介紹
1.原設(shè)備情況
山西河坡發(fā)電有限責(zé)任公司4#爐排粉機設(shè)備技術(shù)參數(shù)：
1）排粉機數(shù)量：2臺
2）排粉機參數(shù)：


配套電機參數(shù)：


3）運行參數(shù)：單臺排粉機風(fēng)量48000 m3/h，年運行時間5850小時，工頻運行時電動機平均電流Ig40A。
4）電價：單位成本電價：0.24元/kWh
2．改造后的設(shè)備情況
1)HARSVERT-A06/080高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖1，技術(shù)參數(shù)如下表：


圖1：現(xiàn)場設(shè)備圖
HARSVERT-A06/080技術(shù)參數(shù)


2）變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路介紹，如圖2


圖2：變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路
系統(tǒng)由高壓變頻器和旁路柜兩部分組成，圖2中所示的QS1、QS2、QS3均包含在旁路柜中。QF、M為原有設(shè)備。
該系統(tǒng)具備手動工/變頻切換功能。QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
3、排粉工藝介紹，如圖3
圖3：排粉工藝流程圖
排粉風(fēng)機在制粉系統(tǒng)中裝在球磨機，粗粉分離器、細(xì)粉分離器之后，保證原煤在球磨機內(nèi)同來自空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)和排粉機出口的再循環(huán)風(fēng)混合，將原煤干燥，并研磨成煤粉，而煤粉隨排粉機所產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，經(jīng)細(xì)粉分離器把風(fēng)、粉分開，煤粉落入煤粉倉中貯存，剩余氣體內(nèi)含有5～10%的風(fēng)、粉混合物，作為三次風(fēng)經(jīng)排粉風(fēng)機出口送入爐膛或作為一次風(fēng)與給粉機落下的煤粉排入一次風(fēng)箱混合送入爐膛。通過上述流程介紹我們可以看出，在制粉系統(tǒng)中排粉機主要為系統(tǒng)提供負(fù)壓。在對排粉機進(jìn)行變頻改造后通過將排粉機入口風(fēng)門全開，同時適當(dāng)調(diào)節(jié)出口風(fēng)門，完全可以滿足為制粉系統(tǒng)提供負(fù)壓的需要并且不對三次風(fēng)造成影響。
三、排粉機節(jié)能效果
1）、單臺工頻功耗計算：
Pd：電動機功率；ηd:電動機效率；U：電動機輸入電壓；I：電動機輸入電流；cosФ：功率因子。
計算公式：

單臺工頻功耗：

（包括管道縮口及擋板節(jié)流損失）
2）單臺變頻功耗計算：
通過流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n，H∝n2 ,p∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
將現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)帶入[upload=jpg]/editor/uploadfiles/solutions01/2005121410241083768.jpg[/upload公式（Q1是實際排粉機風(fēng)量，Q0是額定排粉機風(fēng)量，P0是風(fēng)機的額定功率），


可得變頻工耗：P1＝144.90kW
變頻器網(wǎng)側(cè)功耗：


3）單臺節(jié)電率計算：
單臺節(jié)電率：（ΔP/Pd）×100%＝（210.7/361.64）×100%=58%
4）單臺實現(xiàn)節(jié)電率計算：
變頻運行時電動機平均電流Ig17A。
實際節(jié)電率：1-(Ib/Ig) ×100%=1-(17/40)×100%=57.5%
5）變頻調(diào)節(jié)改造后的效益：
年節(jié)約電量＝排粉機臺數(shù)×單臺變頻節(jié)電率×單機工頻功率（KW）×年運行小時＝2×57.5%×361.64×5850＝2432933.1（KWh）
按0.24元/KWh計算，每年可節(jié)約電費58萬元。
按照2004年二期發(fā)電量1439505600KWh計算，二期廠用電率可下降0.17%。
目前排粉機入口擋板雖已開至100%，但風(fēng)機入口管道仍為縮口處理，我們計劃利用檢修機會將該縮口及小擋板進(jìn)行改造，進(jìn)一步減小節(jié)流損失，使變頻改造效果進(jìn)一步擴大。
四、變頻改造帶來的其他效益
1）由于排粉機屬于頻繁啟動設(shè)備，采用變頻調(diào)節(jié)后，高壓開關(guān)常合，極大地延長了檢修周期。
2）變頻調(diào)速可實現(xiàn)軟啟動，延長了電機及風(fēng)機的使用壽命。
結(jié)束語
對排粉機進(jìn)行變頻改造，在國內(nèi)還是第一次進(jìn)行，河坡電廠變頻改造的成功經(jīng)驗，為電力行業(yè)中儲式制粉系統(tǒng)高壓電機改為無級調(diào)速的變頻控制奠定了很好的基礎(chǔ)。今后會有越來越多的火力發(fā)電廠進(jìn)行類似改造，我們希望有機會同業(yè)內(nèi)同仁進(jìn)一步交流變頻應(yīng)用中的經(jīng)驗，共同為建設(shè)節(jié)約型社會貢獻(xiàn)自己的力量。