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　　關(guān)鍵詞：變頻 節(jié)能 一次風(fēng)機

　　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。由于電的能價比高，在資金有限的情況下，積極引進節(jié)電項目能創(chuàng)造更大的效益。如大家所知，火力發(fā)電廠輔機出力隨發(fā)電機負荷的大小而變化，一次風(fēng)機作為主要輔機，基本上采用控制風(fēng)機擋板的開度來調(diào)節(jié)，而作為電動機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，通過改變電機轉(zhuǎn)速控制風(fēng)壓，實現(xiàn)調(diào)整需要，減少節(jié)流損失，最終達到節(jié)電目的。本文以我公司一次風(fēng)機變頻改造項目為實例，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

　　機組正常運行工況，兩臺一次風(fēng)機運行。為了節(jié)約投資，我們對所有機組兩臺一次風(fēng)機電動機進行了變頻改造，保留現(xiàn)有的一次風(fēng)機電動機和高壓開關(guān)，分別增加一臺高壓變頻器，考慮6kV開關(guān)室位置情況，在一次風(fēng)機附近建設(shè)變頻器小間。一次風(fēng)機電動機采用變頻控制方式，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)計編制，增加一次風(fēng)機變頻控制站，實現(xiàn)了手、自動控制及無擾切換等功能。

　　一次風(fēng)機變頻運行時，調(diào)節(jié)擋板保持全開，一次風(fēng)通過改變一次風(fēng)機電動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié);變頻器出現(xiàn)故障時，風(fēng)機跳閘后，手動切換至工頻定速運行，調(diào)節(jié)擋板同時也自動參與一次風(fēng)壓控制。

　　風(fēng)機變頻運行向定速切換時，應(yīng)停運風(fēng)機，手動切換一次回路后，按原啟動方式投入運行。

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

　　一次風(fēng)機電機進行變頻改造后，原先DCS系統(tǒng)對一次風(fēng)系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了根本改變，必須對所有設(shè)計一次風(fēng)系統(tǒng)的順控、自動邏輯和畫面進行全面修改，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、投運變頻器裝置后原電機不加任何改動可直接應(yīng)用。

　　2.6kV主電源故障時，變頻器在3秒鐘內(nèi)不停機，一旦主電源重新受電，裝置系統(tǒng)能自動恢復(fù)正常工作而無需運行人員的任何干預(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)部強弱電信號分開布置光電隔離、鐵殼屏蔽，對本體控制系統(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。單臺冷卻風(fēng)機故障不影響系統(tǒng)正常運行，并報警遠傳到控制室。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行。

　　4.變頻裝置提供電動機所需的過載、過流、過壓、欠壓、過熱、缺相保護以及進線變壓器的保護和變頻器過載，變頻器過熱等保護功能。

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

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

　　四、經(jīng)濟效益分析

　　（一）直接經(jīng)濟效益

　　我公司共4臺300MW機組，每臺機組有2臺一次風(fēng)機電機。一次風(fēng)機采用上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的1788B/1224型單吸離心式風(fēng)機，單臺風(fēng)量82.2M3/S，其配套電動機采用上海電機廠生產(chǎn)的YKK500-4型電機，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#機組一次風(fēng)機改造前后效益，在2008年7月中旬進行了3#機組一次風(fēng)機改造后效率試驗。試驗參數(shù)主要有一次風(fēng)機電流、一次風(fēng)壓力。試驗時，一次風(fēng)機調(diào)整門全開,隨著機組負荷變化，一次風(fēng)機通過轉(zhuǎn)速調(diào)整一次風(fēng)壓力。本次試驗共有四個工況，機組負荷分別為：180MW、200MW、250MW、300MW。

　　從試驗中一次風(fēng)機運行功率參數(shù)來看，在一次風(fēng)機改造前，機組負荷越小，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，所以在低負荷時節(jié)電效果明顯。

　　參照2007年1-12月份負荷變化工況，統(tǒng)計規(guī)律為1、2、3、11、12月份為電力系統(tǒng)高峰時段，4、5、6、7、8、9、10月份為電力系統(tǒng)低谷時段，并且機組調(diào)峰比較頻繁。如果按全年運行7000小時計算，合計可節(jié)電4383984kWh，按照0.207元/kWh價格計算，合計約節(jié)省90萬元，三到四年可收回全部投資。詳細計算見下表：

　　（二）間接經(jīng)濟效益

　　1.改造前一次風(fēng)機工頻啟動時，電動機承受8-10倍的沖擊電流，而采用變頻啟動后，電動機由于軟啟動，啟動電流小，啟動過程平穩(wěn)，對電網(wǎng)和電機沒有沖擊，對風(fēng)機也不產(chǎn)生大的啟動轉(zhuǎn)矩沖擊，可延長設(shè)備使用壽命，降低維修費用，減少維修改造量。

　　2.采用變頻運行后，由于電機軸功率下降，一次風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低，減輕了機械振動和噪聲，可延長設(shè)備使用壽命，改善了勞動環(huán)境。

　　3.變頻器保護功能齊全，質(zhì)量可靠，可提高控制可靠性。

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

　　五、結(jié)論

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

　　改造前后試驗數(shù)據(jù)表明一次風(fēng)機采用變頻調(diào)速的運行效率明顯比定速運行采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時高，尤其是機組低負荷運行時。

　　一次風(fēng)機電動機采用變頻器調(diào)速，調(diào)速范圍大，電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，動態(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)運行穩(wěn)定可靠，改善了機組調(diào)節(jié)品質(zhì)。

　　采用變頻技術(shù)降低電耗效果明顯，符合國家節(jié)能政策，達到了節(jié)約能源，降低廠用電的目的，值得進一步推廣應(yīng)用。