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100MW火力发电机组送风机变频改造效益分析
秦海平 张军 高卫民 孙海荣
山西柳林电力有限责任公司 山西 柳林 033314
[摘要] 本文介绍了山西柳林电厂2×100 MW火力发电机组送风机变频改造，送风机电机通过变频器调速后，节能效益明显。通过实际应用，我们认为目前高压变频调速设备技术已经非常成熟，值得大力推广
[关键词] 送风机 变频 效益
引言
火力发电厂在生产过程中，当发电负荷发生变化时，需要对锅炉燃烧工况进行调节。具体调节方法是通过改变锅炉的给煤量、风量、给水量来进行调节。而目前各电厂水量、风量的调节一般是通过改变阀门或挡板的开度来实现的，但这种调节方式属于节流调节，在运行中这种调节方式存在许多问题。
1、节流调节方式在运行中存在的问题
1.1节流调节方式浪费电能。
锅炉在设计时,选用风机的额定容量通常大于实际需要量,其配套拖动电机的额定容量则更大。实际运行时不得不关小风门进行节流调节。在我厂,在额定工况下,风机风门开度仅为60%。在节流过程中,风机特性曲线不变,转速不变,仅仅依靠关小风门,人为增加管道阻力来减小流量。风门开度减小，阻力损失相应增加,但系统输入功率并无减小,而是白白损失在节流过程中。
1.2节流调节的系统稳定性及控制精度差。
由于风门的档板开度与流量的非线性关系,加上执行机构机械传动间隙的影响,档板开度调节既不灵敏又不精确,无法实现流量的快速、准确调节。
1.3节流调节运行费用大。
在节流调节方式中,风机长期处于高速、大负载下运行,消耗电能大,维护工作量大,设备寿命低,并且运行现场噪音大。
2、100MW机组送风机变频装置的应用
交流变频调速技术是20世纪80年代迅速发展起来的一种新型交流传动技术。交流变频调速装置充分应用了微计算机控制技术和交流电动机控制技术，一般采用正弦波脉宽调制电路，能模拟直流电动机的控制特点对交流电动机进行控制，使交流电动机具有直流电动机同样的调速性能。过去变频调速装置多为进口产品，价值较贵。近年来，国产变频调速装置的生产已经上了一个台阶，可靠性逐步提高，价格也有大幅度下降。
柳林电厂一期安装两台2×100MW燃煤发电机组，每台发电机组配置两台型号为YKK 560-6、功率900kW、电压等级6kV并列运行的送风机。2005年6月、9月分别在1#机1#送风机、2#机2#送风机安装了北京利德华福电气技术有限公司生产的ＨＡＲＳＶＥＲＴ―Ａ系列高压变频器。设备投运使用以来，运行稳定可靠，节能效果明显。尤其是全中文的设置界面，给调试和维护工作带来很多便利。
3、送风机改造后节能情况分析：
3.1典型工况连续运行1小时节能情况
以1小时为单位，考核1小时内各段负荷同工况（出口风压相同、制粉系统运行方式相同）情况下，工频运行和变频运行时的节能效果。
下#1、2送风机总耗电的比较：
1#炉
| 负 荷 |
制粉系统 |
送出口风压 |
氧量 |
工频电耗 |
变频电耗 |
耗电比较 |
| MW |
套 |
kPa |
% |
kWh |
kWh |
kWh |
| 70 |
单套运行 |
2.7/2.8 |
5/5 |
882 |
720 |
162 |
| 80 |
单套运行 |
3.1/3.1 |
4.8/5 |
972 |
756 |
216 |
| 90 |
单套运行 |
3.08/3.06 |
5/5 |
1026 |
810 |
216 |
| 100 |
单套运行 |
3.5/3.5 |
4.7/4.3 |
1098 |
828 |
270 |
2#炉
| 负荷 |
制粉系统 |
送出口风压 |
氧量 |
工频电耗 |
变频电耗 |
耗电比较 |
| MW |
套 |
kPa |
% |
kWh |
kWh |
kWh |
| 70 |
单套运行 |
3.0/3.0 |
5/5 |
954 |
725 |
229 |
| 80 |
单套运行 |
3.0/3.1 |
4.3/5 |
982 |
746 |
236 |
| 90 |
单套运行 |
3.16/3.18 |
5/5 |
1026 |
774 |
252 |
| 100 |
单套运行 |
3.2/3.2 |
5/4.6 |
1062 |
810 |
252 |
注：工频电耗是指送电机在电压6kV频率在50Hz状态下负荷稳定运行1小时的实际耗电量。
3.2典型工况连续运行三天送风机节能情况
单位：万kWh
| 项目 |
发电量 |
1#送 |
2#送 |
节能值 |
节能值/万kWh |
6亿kWh节能值 |
| #1机组 |
535.04 |
1.998 |
3.15 |
1.152 |
0.002153 |
129.18 |
| #2机组 |
518.96 |
1.908 |
3.07 |
1.162 |
0.002239 |
134.34 |
3.3送风机改造经济效益分析
3.3.1按照单位小时节能情况分析：
概算按各个负荷段的平均数计算，#1炉每小时节约电量216 kWh，#2炉每小时节约电量242.25kwh，全天双机运行共可以节约电量1.0998万kwh；以年发电量完成12亿kWh，日完成电量400万kWh，全年双机运行300天（相当于全年运行7200小时）计算，两台送风机全部技改后，全年可节约电量329.94万kWh，按现电价0.35元/kWh计算，一年可节约115.47万元。
3.3.2送风机连续运行三天节能情况分析：
安装两台送风机变频后，全年可节约电量263.52万kWh，按现电价0.35元/kWh计算，一年可节约92.23万元。
上述两结论从数据上看基本相近，说明以上数据真实可信．本次变频效益巨大。
4、送风机变频改造后对设备的影响
送风机采用变频运行后，除了节能和控制特性改善外，风机系统的运行工况也明显改善，有以下优点：
4.1实现风门全开，不再调整风门，运行自动化程度大为提高，运行和维护工作量降低。
4.2送风机变频改造后，电机实现了软启动，降低了电机的故障率。
4.3功率因数提高。从电网角度看，工频运行时功率因数为0.85左右,变频运行时功率因数达到0.95。因此,即使同样是满负荷运行,变频运行时,高压输入电流明显比工频运行时小,这有利于节能和设备安全运行。
4.4采用变频和旁路工频双套运行方式，当变频器故障时，电机可投工频旁路，电机定速运行，不影响设备运行，保证了机组的安全运行。
5、结束语：
将交流变频调节装置应用于锅炉大型风机，不仅节能，而且大大改善了控制品质和运行工况，取得了显著的社会效益和经济效益，使设备的运行方式更趋合理，设备自动化程度、控制水平进一步提高。虽然高压交流变频调速装置的一次性投资较大，但它所带来的回报是巨大的、长期的，建议大力推广使用。
参考文献:
[1]《高压变频调速系统HARSVERT-A系列技术手册》。北京：北京利德华福电气技术有限公司，2004
[2]《值长运行日志》。山西：柳林电厂，2005
[3]《计算机控制技术与应用》。北京：刘国荣 机械工业出版社
作者简介
秦海平（1967-），男，工程师，西安理工大学毕业,山西柳林电力有限责任公司,从事电气技术管理工作。
张 军 (1970-), 男，副总工程师，太原理工大学毕业,山西柳林电力有限责任公司,从事技术管理工作。
高卫明 (1969-), 男，工程师，主任,太原电力专科学校毕业,山西柳林电力有限责任公司,从事技术管理工作。
孙海荣 (1971-), 男，助理工程师，山西广播电视学校毕业,山西柳林电力有限责任公司,从事电气运行技术工作。 |
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