华蓥山电厂4#炉风机高压变频改造案例

前言：　　上个世纪50年代至70年代，我国火力发电厂的设计和制造受技术条件的影响，电厂主要用电设备如送风机、引风机、给水泵、循环水泵等高能耗设备，其输出功率不能随机组负荷变化而变化，只有通过改变档板或阀门的开度来调整，造成很大部分能量消耗在节流损失中。进入80年代后，国外变频技术被我国引进吸收，已形成了中国变频器技术市场，并在电力、化工、冶金等行业推广应用，收到了很好的节能效果。我国火电厂尤其是老厂主要用电设备存在较严重的能源浪费现象，一般老厂自用电占发电量的10%，其中送风又占自用电的10%，引风机占15%，给水泵占20%。而新建电厂自用电占发电量的6%左右，可见节能降耗的潜力是很大的。为此各火电厂都把挖潜节能降耗的工作提到议事日程，从技术改造着手，寻求节能降耗的途径和办法。　　针对以上能源浪费的现象，采用高压变频技术对电厂重要用电设备的驱动电源进行技术改造，是火电厂节能降耗提高竞价上网竞争能力的有效途径。1、变频器调速节能原理异步电动机的转速n与频率f、电动机转差率s、电动机磁极对数p有如下关系，即：n=60f(1-s)/p (1—1)根据相似理论有：Q/Q0=n/n0 (1—2)M/M0 =(n/n0)2 (1—3)N/N0=(n/n0)3 (1—4)　　注n、Q、M、N为调节变化的转速、流量、转矩、功率，n0、Q0 、M0、N0为额定转速、流量、转矩、功率。　　由（1—1）式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速；根据（１—４）式知，电动机的输出功率同时亦发生变化。n 与f间成线性关系，当f在0～50Hz变化时，转速调节范围是非常宽的。而传统的电动机输出功率调节是通过改变风机（泵）出口档板（阀门）的开度来实现，在这种情况下，电动机总是处在额定转速下运行，随着机组负荷变化而送风机、引风机输出不是随机组负荷变化而改变转速，而是靠改变档板的开度来改变风量，存在严重的节流损失。　　根据流体流量与风机的转速关系式（１—２）可知，流量Q与风机或泵的转速n的一次方成正比；转矩M与转速n的二次方成正比（1—3）；输出功率N与转速n的三次方成正比(1—4)。　　由此可见，当负荷变化而风机转速降低时，则输出功率将按三次方递减，而变频调速器就能较好地解决这一问题，达到节能的目的。 2、变频器在华蓥山电厂的应用　　四川华蓥山电厂两台100MW燃煤机组分别投产于1980、1982年。锅炉配用两台送风机、两台引风机、送风机配用电机功率780KW，引风机配用电机功率800KW。该厂近年来，机组压负荷调峰和两班制调速运行时间占机组运行小时数的60%，引送风机长期处在节流运行。针对上述情况，该厂在2001年至2002年结合机组大修，先后对两台100MW机组的八台引、送风机采用北京利德华福技术有限公司生产的HARSVERF—A06/105高压变频器进行了改造。3、运行及试验　　改造后，静态调试、空载调试、带负荷调试都达到了设计要求。四川省电力试验研究院对变频器在各种工况下进行了鉴定性测试。测试项目及结果是：　　（1）功率因数测试：引、送风电机功率因数均在0.97—0.99。　　（2）变频器效率测试：八台变频器效率均在97%—98%。　　（3）变频器对公用电网的谐波影响测试：测试10KV电网系统总畸变率1.48%—1.84%，符合国家标准小于4%的规定，测试110KV、220KV电网系统总畸变率1.02%—1.42%，符合国家标准小于2%的规定。　　（4）变频器用变频和工频启动电流比较：变频启动电流小，电流平滑上升，工频启动电流则是额定电流的6—7倍，启动时冲击电流大直，接威胁电机安全运行和使用寿命缩短。　　（5）变频器频率范围和精度测试：变频器频率调节的范围0—50HZ，调节范围宽、调节灵活，静态精度测试为0.01%—0.02%，达到设计要求的±3%。　　（6）变频器节电效果测试：机组分别在50MW、60MW|、70MW、80MW、90MW、100MW、110MW不同负荷下测试引送风机总的节电率与工频相比节电62.2%、52.8%、54.5%、47.9%、43.4%、42.7%。平均节电率52%。　　可见，节能效果是非常显著的，尤其是在低负荷运行时，节电效果最佳。4、直接经济效益分析　　根据上面的测试结果，一台机组按照每年运行5500小时，平均节电率为51.25%计算，每台机组每年可节约电量=引送风机容量×机组年运行小时数×变频器平均节电率=(2×800kw＋2×780kw)51.25%×5500h=8907250kwh,增加上网电价收入=年节约电量×上网电价=8907250kwh×0.25元/kwh=2226812元；年节约标煤量=年节约电量×供电煤耗=8907250kwh×0.421kg/kwh=3749952kg，年节约煤碳购置费用=年节约标煤量×标煤单价=3749.952t×230元/t=862489元。可见，改变频调速的经济效益是可观的。5、间接经济效益分析　　用变频器启动电机，对电机、电缆、开关等无冲击电流（用工频启动时，启动电流是电机额定电流的6—7倍，经常造成电机、电缆、开关损坏，机组被迫减负荷或停机），设备健康水平大大提高，减少维护费用和违约电量造成的经济损失。这部分隐形的间接效益也是可观的，每年节约50-100万元左右。每年可为企业创造直接经济效益：2226812元+862489元+500000元=3589301元。其改造投资为500万元 ,约两年时间即可收回投资。可见，改造后其经济效益是相当可观的。6、对设备的影响　　根据高压变频器调速节能原理及（1—3）式知，转矩M与转速n的二次方成正比。改造后，启动频率低，转速低，电流小且平稳，实现了“软启动”。避免了以前用工频启动时的大电流大转矩对电机、电缆、开关及机械设备的不利冲击。同时，改造后，引风机、送风机长期在低负荷运行（60～100MW）时，电 机频率一般为30～47Hz，电机的转矩亦远小于改造前。减少了用工频启动时对设备带来的危害。这样，不仅延长了电机等设备的使用寿命，也减轻了轴承的磨损。提高了安全发供电的可靠性。7、结束语　　随着厂网分开，竞价上网日趋激烈，如何降低发电成本，提高发电企业竞价上网的竞争能力，加强内部管理，挖潜节能是电厂必须认真研究的一件大事，采用高压变频器对电厂高能耗用电设备如送风机、引风机、给水泵、循环水泵等进行技术改造，不仅能收到直接的降低厂用电、降低供电煤耗，增大上网电量带来的直接经济效益，而且设备乃至机组的安全可靠性提高，减少机组故障带来的隐形经济效益。　　高压变频器技术在发电厂有值得推广应用的广阔空间。

——此文章转载于互联网，文中观点与本网站无关，如有侵权请联系删除