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　　關(guān)鍵詞：變頻 節(jié)能 一次風(fēng)機(jī)

　　一、前言

　　火力發(fā)電廠既是電能生產(chǎn)企業(yè)，也是耗能大戶，要提高發(fā)電廠綜合效益，必須降低廠用電率和發(fā)電煤耗。由于電的能價(jià)比高，在資金有限的情況下，積極引進(jìn)節(jié)電項(xiàng)目能創(chuàng)造更大的效益。如大家所知，火力發(fā)電廠輔機(jī)出力隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷的大小而變化，一次風(fēng)機(jī)作為主要輔機(jī)，基本上采用控制風(fēng)機(jī)擋板的開度來調(diào)節(jié)，而作為電動(dòng)機(jī)消耗的能量變化則不大，以致于造成很大一部分能量損耗。改為變頻調(diào)節(jié)后，通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速控制風(fēng)壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)整需要，減少節(jié)流損失，最終達(dá)到節(jié)電目的。本文以我公司一次風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目為實(shí)例，采用北京合康億盛科技有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器，說明變頻裝置在電力行業(yè)技術(shù)改造中的廣闊應(yīng)用前景。

圖1

　　二、改造方案

　　機(jī)組正常運(yùn)行工況，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行。為了節(jié)約投資，我們對(duì)所有機(jī)組兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了變頻改造，保留現(xiàn)有的一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)和高壓開關(guān)，分別增加一臺(tái)高壓變頻器，考慮6kV開關(guān)室位置情況，在一次風(fēng)機(jī)附近建設(shè)變頻器小間。一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用變頻控制方式，一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板仍保留，一次風(fēng)控制邏輯在DCS系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)編制，增加一次風(fēng)機(jī)變頻控制站，實(shí)現(xiàn)了手、自動(dòng)控制及無擾切換等功能。

　　一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)擋板保持全開，一次風(fēng)通過改變一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié);變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，風(fēng)機(jī)跳閘后，手動(dòng)切換至工頻定速運(yùn)行，調(diào)節(jié)擋板同時(shí)也自動(dòng)參與一次風(fēng)壓控制。

　　風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行向定速切換時(shí)，應(yīng)停運(yùn)風(fēng)機(jī)，手動(dòng)切換一次回路后，按原啟動(dòng)方式投入運(yùn)行。

　　變頻器接入原電氣回路如圖1所示。合康億盛的一次風(fēng)機(jī)變頻裝置的手動(dòng)旁路由三把刀閘組成，其中QS2和QS3屬于單刀雙擲刀閘，一個(gè)在合位時(shí)，另一個(gè)必定在分位。

　　一次風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行變頻改造后，原先DCS系統(tǒng)對(duì)一次風(fēng)系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了根本改變，必須對(duì)所有設(shè)計(jì)一次風(fēng)系統(tǒng)的順控、自動(dòng)邏輯和畫面進(jìn)行全面修改，增加變頻模式下操作、順控啟停、事故聯(lián)鎖、協(xié)調(diào)控制等功能。

　　三、變頻器主要技術(shù)規(guī)范

　　1.安裝、投運(yùn)變頻器裝置后原電機(jī)不加任何改動(dòng)可直接應(yīng)用。

　　2.6kV主電源故障時(shí)，變頻器在3秒鐘內(nèi)不停機(jī)，一旦主電源重新受電，裝置系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)正常工作而無需運(yùn)行人員的任何干預(yù)，以滿足主電源母線切換的需要。

　　3.變頻器內(nèi)部通訊采用光纖連接，以提高通訊速度和抗干擾能力，變頻器內(nèi)部強(qiáng)弱電信號(hào)分開布置光電隔離、鐵殼屏蔽，對(duì)本體控制系統(tǒng)就地控制柜沒有諧波影響，柜內(nèi)設(shè)有屏蔽端子和接地設(shè)施。變頻裝置冷卻系統(tǒng)可靠，考慮冗余配置。單臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)故障不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，并報(bào)警遠(yuǎn)傳到控制室。每一套冷卻裝置拆裝方便，并不影響變頻裝置的安全可靠運(yùn)行。

　　4.變頻裝置提供電動(dòng)機(jī)所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護(hù)以及進(jìn)線變壓器的保護(hù)和變頻器過載，變頻器過熱等保護(hù)功能。

　　5.變頻裝置動(dòng)力電源和控制電源分開供電，動(dòng)力電源為變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部供電，控制電源獨(dú)立于動(dòng)力電源系統(tǒng)。控制電源故障時(shí)，變頻器不能立即停機(jī)，能保持運(yùn)行半小時(shí)以上，以便維護(hù)人員處理電源故障。變頻器自備UPS，可維持30min。變頻器可在輸出不帶電機(jī)的情況下進(jìn)行空載調(diào)試，也可在使用380VAC進(jìn)行空載調(diào)試。

　　6.當(dāng)6kV母線上電動(dòng)機(jī)成組啟動(dòng)時(shí)，對(duì)變頻器運(yùn)行無影響。系統(tǒng)的共模電壓由進(jìn)線變壓器承擔(dān)，不大于20kV，電動(dòng)機(jī)不承受共模電壓。變頻器瞬時(shí)失電后，如果超過5個(gè)周波，變頻器自動(dòng)使輸出功率為零，使電容上的容量輸出時(shí)間較長(zhǎng)。待輸入電壓恢復(fù)正常后，重新提升輸出頻率到給定值，此過程由加減時(shí)間控制，不應(yīng)有初始化時(shí)間。如果失電時(shí)間超過3秒，則變頻器保護(hù)停機(jī)，需要系統(tǒng)復(fù)位后才能重新啟動(dòng)。

　　四、經(jīng)濟(jì)效益分析

　　（一）直接經(jīng)濟(jì)效益

　　我公司共4臺(tái)300MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組有2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電機(jī)。一次風(fēng)機(jī)采用上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的1788B/1224型單吸離心式風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)量82.2M3/S，其配套電動(dòng)機(jī)采用上海電機(jī)廠生產(chǎn)的YKK500-4型電機(jī)，額定電壓6KV，額定電流175.4A，額定功率1600KW，轉(zhuǎn)速1484rpm。

　　為了摸準(zhǔn)2#機(jī)組一次風(fēng)機(jī)改造前后效益，在2008年7月中旬進(jìn)行了3#機(jī)組一次風(fēng)機(jī)改造后效率試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)主要有一次風(fēng)機(jī)電流、一次風(fēng)壓力。試驗(yàn)時(shí)，一次風(fēng)機(jī)調(diào)整門全開,隨著機(jī)組負(fù)荷變化，一次風(fēng)機(jī)通過轉(zhuǎn)速調(diào)整一次風(fēng)壓力。本次試驗(yàn)共有四個(gè)工況，機(jī)組負(fù)荷分別為：180MW、200MW、250MW、300MW。

　　從試驗(yàn)中一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率參數(shù)來看，在一次風(fēng)機(jī)改造前，機(jī)組負(fù)荷越小，一次風(fēng)系統(tǒng)節(jié)流損失越大;改造后，系統(tǒng)阻力損失大幅下降，相應(yīng)的功率也就節(jié)省下來了，所以在低負(fù)荷時(shí)節(jié)電效果明顯。

　　參照2007年1-12月份負(fù)荷變化工況，統(tǒng)計(jì)規(guī)律為1、2、3、11、12月份為電力系統(tǒng)高峰時(shí)段，4、5、6、7、8、9、10月份為電力系統(tǒng)低谷時(shí)段，并且機(jī)組調(diào)峰比較頻繁。如果按全年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算，合計(jì)可節(jié)電4383984kWh，按照0.207元/kWh價(jià)格計(jì)算，合計(jì)約節(jié)省90萬元，三到四年可收回全部投資。詳細(xì)計(jì)算見下表：

　　（二）間接經(jīng)濟(jì)效益

　　1.改造前一次風(fēng)機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)承受8-10倍的沖擊電流，而采用變頻啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)由于軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)過程平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)沒有沖擊，對(duì)風(fēng)機(jī)也不產(chǎn)生大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沖擊，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低維修費(fèi)用，減少維修改造量。

　　2.采用變頻運(yùn)行后，由于電機(jī)軸功率下降，一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，減輕了機(jī)械振動(dòng)和噪聲，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，改善了勞動(dòng)環(huán)境。

　　3.變頻器保護(hù)功能齊全，質(zhì)量可靠，可提高控制可靠性。

　　4.采用變頻運(yùn)行后，一次風(fēng)穩(wěn)定可靠，提高了一次風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　五、結(jié)論

　　一次風(fēng)機(jī)變頻器投入運(yùn)行后，運(yùn)行良好，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，運(yùn)行電流明顯下降，調(diào)節(jié)范圍寬泛，具有明顯的節(jié)電效能，達(dá)到了預(yù)期的收益。

　　改造前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明一次風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速的運(yùn)行效率明顯比定速運(yùn)行采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時(shí)高，尤其是機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)。

　　一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用變頻器調(diào)速，調(diào)速范圍大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好，調(diào)節(jié)性能平穩(wěn)，有利于一次風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，改善了機(jī)組調(diào)節(jié)品質(zhì)。

　　采用變頻技術(shù)降低電耗效果明顯，符合國(guó)家節(jié)能政策，達(dá)到了節(jié)約能源，降低廠用電的目的，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。