關(guān)鍵詞：變頻 節能 一次風(fēng)機

　　一、前言

　　火力發(fā)電廠(chǎng)既是電能生產(chǎn)企業(yè)，也是耗能大戶(hù)，要提高發(fā)電廠(chǎng)綜合效益，必須降低廠(chǎng)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)節電項目能創(chuàng )造更大的效益。如大家所知，火力發(fā)電廠(chǎng)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(kāi)度來(lái)調節，而作為電動(dòng)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。改為變頻調節后，通過(guò)改變電機轉速控制風(fēng)壓，實(shí)現調整需要，減少節流損失，最終達到節電目的。本文以我公司一次風(fēng)機變頻改造項目為實(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(shuō)明變頻裝置在電力行業(yè)技術(shù)改造中的廣闊應用前景。

圖1

　　二、改造方案

　　機組正常運行工況，兩臺一次風(fēng)機運行。為了節約投資，我們對所有機組兩臺一次風(fēng)機電動(dòng)機進(jìn)行了變頻改造，保留現有的一次風(fēng)機電動(dòng)機和高壓開(kāi)關(guān)，分別增加一臺高壓變頻器，考慮6kV開(kāi)關(guān)室位置情況，在一次風(fēng)機附近建設變頻器小間。一次風(fēng)機電動(dòng)機采用變頻控制方式，一次風(fēng)調節擋板仍保留，一次風(fēng)控制邏輯在DCS系統內設計編制，增加一次風(fēng)機變頻控制站，實(shí)現了手、自動(dòng)控制及無(wú)擾切換等功能。

　　一次風(fēng)機變頻運行時(shí)，調節擋板保持全開(kāi)，一次風(fēng)通過(guò)改變一次風(fēng)機電動(dòng)機轉速來(lái)調節;變頻器出現故障時(shí)，風(fēng)機跳閘后，手動(dòng)切換至工頻定速運行，調節擋板同時(shí)也自動(dòng)參與一次風(fēng)壓控制。

　　風(fēng)機變頻運行向定速切換時(shí)，應停運風(fēng)機，手動(dòng)切換一次回路后，按原啟動(dòng)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(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)機電機進(jìn)行變頻改造后，原先DCS系統對一次風(fēng)系統的控制方式發(fā)生了根本改變，必須對所有設計一次風(fēng)系統的順控、自動(dòng)邏輯和畫(huà)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)調控制等功能。

　　三、變頻器主要技術(shù)規范

　　1.安裝、投運變頻器裝置后原電機不加任何改動(dòng)可直接應用。

　　2.6kV主電源故障時(shí)，變頻器在3秒鐘內不停機，一旦主電源重新受電，裝置系統能自動(dòng)恢復正常工作而無(wú)需運行人員的任何干預，以滿(mǎn)足主電源母線(xiàn)切換的需要。

　　3.變頻器內部通訊采用光纖連接，以提高通訊速度和抗干擾能力，變頻器內部強弱電信號分開(kāi)布置光電隔離、鐵殼屏蔽，對本體控制系統就地控制柜沒(méi)有諧波影響，柜內設有屏蔽端子和接地設施。變頻裝置冷卻系統可靠，考慮冗余配置。單臺冷卻風(fēng)機故障不影響系統正常運行，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(dòng)機所需的過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、缺相保護以及進(jìn)線(xiàn)變壓器的保護和變頻器過(guò)載，變頻器過(guò)熱等保護功能。

　　5.變頻裝置動(dòng)力電源和控制電源分開(kāi)供電，動(dòng)力電源為變頻調速系統內部供電，控制電源獨立于動(dòng)力電源系統?？刂齐娫垂收蠒r(shí)，變頻器不能立即停機，能保持運行半小時(shí)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(jìn)行空載調試，也可在使用380VAC進(jìn)行空載調試。

　　6.當6kV母線(xiàn)上電動(dòng)機成組啟動(dòng)時(shí)，對變頻器運行無(wú)影響。系統的共模電壓由進(jìn)線(xiàn)變壓器承擔，不大于20kV，電動(dòng)機不承受共模電壓。變頻器瞬時(shí)失電后，如果超過(guò)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(cháng)。待輸入電壓恢復正常后，重新提升輸出頻率到給定值，此過(guò)程由加減時(shí)間控制，不應有初始化時(shí)間。如果失電時(shí)間超過(guò)3秒，則變頻器保護停機，需要系統復位后才能重新啟動(dòng)。

　　四、經(jīng)濟效益分析

　?。ㄒ唬┲苯咏?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(chǎng)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(dòng)機采用上海電機廠(chǎng)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，轉速1484rpm。

　　為了摸準2#機組一次風(fēng)機改造前后效益，在2008年7月中旬進(jìn)行了3#機組一次風(fēng)機改造后效率試驗。試驗參數主要有一次風(fēng)機電流、一次風(fēng)壓力。試驗時(shí)，一次風(fēng)機調整門(mén)全開(kāi),隨著(zhù)機組負荷變化，一次風(fēng)機通過(guò)轉速調整一次風(fēng)壓力。本次試驗共有四個(gè)工況，機組負荷分別為：180MW、200MW、250MW、300MW。

　　從試驗中一次風(fēng)機運行功率參數來(lái)看，在一次風(fēng)機改造前，機組負荷越小，一次風(fēng)系統節流損失越大;改造后，系統阻力損失大幅下降，相應的功率也就節省下來(lái)了，所以在低負荷時(shí)節電效果明顯。

　　參照2007年1-12月份負荷變化工況，統計規律為1、2、3、11、12月份為電力系統高峰時(shí)段，4、5、6、7、8、9、10月份為電力系統低谷時(shí)段，并且機組調峰比較頻繁。如果按全年運行7000小時(shí)計算，合計可節電4383984kWh，按照0.207元/kWh價(jià)格計算，合計約節省90萬(wàn)元，三到四年可收回全部投資。詳細計算見(jiàn)下表：

　?。ǘ╅g接經(jīng)濟效益

　　1.改造前一次風(fēng)機工頻啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機承受8-10倍的沖擊電流，而采用變頻啟動(dòng)后，電動(dòng)機由于軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)過(guò)程平穩，對電網(wǎng)和電機沒(méi)有沖擊，對風(fēng)機也不產(chǎn)生大的啟動(dòng)轉矩沖擊，可延長(cháng)設備使用壽命，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)機轉速降低，減輕了機械振動(dòng)和噪聲，可延長(cháng)設備使用壽命，改善了勞動(dòng)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)穩定可靠，提高了一次風(fēng)系統運行穩定性。

　　五、結論

　　一次風(fēng)機變頻器投入運行后，運行良好，調節平穩，運行電流明顯下降，調節范圍寬泛，具有明顯的節電效能，達到了預期的收益。

　　改造前后試驗數據表明一次風(fēng)機采用變頻調速的運行效率明顯比定速運行采用調節閥調節時(shí)高，尤其是機組低負荷運行時(shí)。

　　一次風(fēng)機電動(dòng)機采用變頻器調速，調速范圍大，電動(dòng)機轉速穩定，動(dòng)態(tài)響應性能好，調節性能平穩，有利于一次風(fēng)系統運行穩定可靠，改善了機組調節品質(zhì)。

　　采用變頻技術(shù)降低電耗效果明顯，符合國家節能政策，達到了節約能源，降低廠(chǎng)用電的目的，值得進(jìn)一步推廣應用。