變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠引風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

摘 要：在如今的各大工業(yè)領(lǐng)域中，變頻調(diào)速技術(shù)取得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，節(jié)能效果十分顯著，本文針對(duì)皖能合肥發(fā)電有限公司#5機(jī)組鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻改造后，鍋爐引風(fēng)機(jī)在節(jié)能的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，使電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行工況得到大幅度優(yōu)化，同時(shí)降低廠用電率，節(jié)能效果顯著，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：變頻器；高壓；節(jié)能；應(yīng)用；發(fā)電廠

1 變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠中應(yīng)用前景

變頻調(diào)速技術(shù)由電機(jī)定子線圈中電源的頻率，可由變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)后對(duì)輸入頻率進(jìn)行適當(dāng)下降，其電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也會(huì)逐漸降低，通過(guò)改變電機(jī)頻率、電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)速功能。輸入端的交流電進(jìn)入變頻系統(tǒng)，將由整流系統(tǒng)整流為直流電，再經(jīng)逆變裝置把直流電逆變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)頻率的交流電，提供給交流電機(jī)使用，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到我們的預(yù)想值。

在當(dāng)今國(guó)內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展的新形勢(shì)下，火力發(fā)電廠運(yùn)行成本高居不下，降低發(fā)電單耗、節(jié)能環(huán)保，提高發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生存、發(fā)展的方向。對(duì)于一些相對(duì)陳舊的運(yùn)行設(shè)備，可通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)改造，將有效的降低廠用電，發(fā)電單耗得以下降，使火力發(fā)電廠的盈利水平得以明顯提高?；鹆Πl(fā)電廠的高壓電機(jī)可通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行軟啟動(dòng)，使電機(jī)啟動(dòng)電流由零漸進(jìn)升起，平滑、緩慢升至額定電流，不會(huì)瞬時(shí)出現(xiàn)巨大的啟動(dòng)電流，電機(jī)轉(zhuǎn)速由頻率增加而緩慢提升，將不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速突然上升現(xiàn)象，設(shè)備正常后依據(jù)機(jī)組負(fù)荷要求，由運(yùn)行人員通過(guò)改變變頻裝置輸入頻率來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，將電機(jī)運(yùn)行工況得以改善，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降秏的目的。

2 引風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)在皖能合肥發(fā)電有限公司應(yīng)用

2.1 原設(shè)計(jì)運(yùn)行方式

皖能合肥發(fā)電有限公司#5發(fā)電機(jī)組于2009年投入商業(yè)運(yùn)行，機(jī)組容量為600MW，機(jī)組負(fù)荷通常在280MW-600MW之間進(jìn)行調(diào)，某些特殊工況時(shí)該機(jī)組負(fù)荷將降到180MW運(yùn)行。該機(jī)組配置兩臺(tái)電壓等級(jí)為6KV的離心式引風(fēng)機(jī)，其電機(jī)額定功率3000KW，當(dāng)機(jī)組額定功率運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)動(dòng)葉擋板門(mén)將處于全開(kāi)位置，不會(huì)阻礙引風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)，風(fēng)機(jī)電機(jī)的做功效率達(dá)到最大化，若機(jī)組負(fù)荷下降，伴隨鍋爐燃燒減弱，爐膛送風(fēng)量需求減小時(shí)，引風(fēng)機(jī)必須采用關(guān)小動(dòng)葉擋板門(mén)方式，來(lái)節(jié)流部分引風(fēng)量，此時(shí)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉擋板門(mén)將消耗部分風(fēng)機(jī)做功，此時(shí)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率將顯著下降，造成機(jī)組廠用電率快速上升；另外系統(tǒng)還存諸多不利因素，影響機(jī)組正常運(yùn)行：

1）采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)動(dòng)葉擋板門(mén)，會(huì)因老化、銹蝕等原因造成故障，當(dāng)調(diào)節(jié)頻繁時(shí)，易造成機(jī)械部分卡澀、脫落，對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)極大威脅。

2）當(dāng)風(fēng)道擋板采用自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，因不能在第一時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)到位，風(fēng)機(jī)不會(huì)處于最優(yōu)的運(yùn)行工況，不利于降低風(fēng)機(jī)單耗。

3）引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用工頻電源啟動(dòng)時(shí)，將瞬時(shí)產(chǎn)生巨大的啟動(dòng)電流，同時(shí)伴隨巨大的電磁力，將造成電機(jī)發(fā)熱，巨大的扭矩將在定、轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生，使電機(jī)產(chǎn)生巨大振動(dòng)，電機(jī)機(jī)械磨損增加，將使電機(jī)壽命降低，嚴(yán)重時(shí)電機(jī)會(huì)直接損壞。

4）擋板在風(fēng)道中節(jié)流時(shí)將受巨大沖擊，易造成擋板機(jī)械部分損壞。

2.2 變頻調(diào)速配置方案

皖能合肥發(fā)電有限公司#5機(jī)組通過(guò)對(duì)比、招標(biāo)方式，最終選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。

HARSVERT-A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)特色功能為：

1）主電源失電時(shí)20秒內(nèi)來(lái)電系統(tǒng)自啟，滿足相應(yīng)母線切換的需要。

2）控制電源失電后將通過(guò)UPS供電持續(xù)運(yùn)行30分鐘，不會(huì)停機(jī)，提高運(yùn)行可靠性。

3）局部故障時(shí)由于配置單元旁路功能實(shí)現(xiàn)不停機(jī)功能。

4）工頻、變頻相互切換功能。變頻器加裝系統(tǒng)旁路開(kāi)關(guān)；旁路開(kāi)關(guān)作用為：當(dāng)變頻器退出正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)直接切換至工頻狀態(tài)運(yùn)行。

5）給定信號(hào)掉線時(shí)，可維持當(dāng)前轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)遠(yuǎn)程信號(hào)突然掉線時(shí)，變頻器將存儲(chǔ)掉線前電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，并維持變頻器掉線前電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速。

6）飛車(chē)啟動(dòng)功能。飛車(chē)啟動(dòng)：通過(guò)程序可實(shí)現(xiàn)，變頻控制器自動(dòng)查找當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速平滑啟動(dòng)的功能

2.3 效益分析

以皖能合肥發(fā)電有限公司#5機(jī)組為例，#5機(jī)組兩臺(tái)引風(fēng)電機(jī)未進(jìn)行變頻改造和電機(jī)采用直接高壓變頻技術(shù)進(jìn)行調(diào)速前后進(jìn)行對(duì)比，電機(jī)主要參數(shù)如下：電機(jī)額定功率為3000kw，cosΦ=0.86，變頻器效率為96%電機(jī)效率0.95。

采用通過(guò)技術(shù)改造變頻控制的引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和未進(jìn)行變頻控制改造的引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行廠用電率對(duì)比發(fā)現(xiàn)，引風(fēng)機(jī)變頻器改造前耗電率為0.6%，引風(fēng)機(jī)變頻器改造后耗電率為0.4%；平均廠用電率平均下降0.2%；其年度運(yùn)行節(jié)電量計(jì)算：

采用變頻器控制引風(fēng)機(jī)運(yùn)行每年可節(jié)省電量：

以#5機(jī)組2012年發(fā)電量3650000000（KWh）：

3650000000×（0.6-0.4）%=7300000（KWh）

廠用電率的下降，對(duì)火力發(fā)電廠來(lái)說(shuō)即增加發(fā)電量，按上網(wǎng)電價(jià)0.394元KWh計(jì)算，每年售電量可增加收入為：

0.394×7300000=2876200（元）

通過(guò)以上計(jì)算比對(duì)分析可得，對(duì)引風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速后，有著極好的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論

本文以皖能合肥發(fā)電有限公司#5機(jī)組引風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)改造為案例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集數(shù)據(jù)比較，以及對(duì)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算可得結(jié)論為：鍋爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)由原先工頻運(yùn)行改為由變頻器控制轉(zhuǎn)速后，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境有較大改善，提高設(shè)備可靠性，不僅降低廠用電率、同時(shí)減小了單位能耗，還取得相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：王運(yùn)生（1979-），男，漢族，安徽合肥人，研究生，助理工程師，集控主值。