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高压变频调速利于节能降耗 |
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| 高压变频调速利于节能降耗 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:49:07  |
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一、 项目背景：
四川华蓥山电厂为西南地区小型火力发电厂，总装机容量30万KW，其中1号和2号机组为5万KW机组，3号和4号机组为10万KW机组。由于西南地区水利资源比较丰富，一般保证水力发电，四川华蓥山电厂的火电机组平常一般承担调峰发电任务，仅在枯水季节承担一定量的基本负荷。
由于电厂发电机组经常处于调峰运行状态，对锅炉的风烟系统而言，引送风机挡板开度一般只能达到50%左右，因为挡板截流造成了大量的能量损失。同时调峰运行导致风机启停次数增加，而高压电机的频繁启动，直接导致电机及机械的使用寿命减少，引起维护工作量和成本大大增加。
另一方面，为了从发电系统的安全性考虑，引送风机一般按甲乙双侧进行配置，一旦单边设备故障退出运行，仍可由另一侧辅机继续工作，以维持发电机组继续运行，减少停机停炉损失。同时在辅机设备选型和容量设计上，单侧风机具备让发电机带75%负荷运行的能力，两侧风机在发电机满负荷运行的情况下，也具有50%的容量冗余。
目前，华蓥山发电厂的厂用电约占到发电量的8%，其中引送风机的用电就达到2.5%以上。为了适应机组调峰运行的特点，降低厂用电率指标，电厂从去年开始就积极寻求新设备新技术来对原有机组进行改造，以实现节能降耗、增强自身的市场竞争能力的目的。由于引送风机为高压电机，单机容量较大，运行时间长，耗电量也较多，节电潜力巨大，电厂决定对4号炉的引送风机进行变频调速节能改造。
4号炉的引送风机变频改造项目从去年开始立项，2001年5月进行正式招标，有SIEMENS、ABB、AB、ROBINCON以及国内多家厂商参与投标。评标小组经过多方调研和评审论证，最后决定采用北京利德华福技术有限公司设计生产的HARSVERT-A系列变频器，进行风机的调速改造。
二、 设备概况：
华蓥山发电厂4#机组为国产100MW机组，于1983年投产，其引、送风机主要参数情况如下：
(1)引风机
型 号： Y4—73-11N0：28D
风 量： 455000m3／h
风 压： 401mmH20
电机型号： Y800-8／l180
额定功率： 800kW
额定电压： 6kV
额定电流： 93.4A
额定转速： 741 rpm (2) 送风机
电机型号： JSQl512—6
额定功率： 780kW
额定电压： 6kV
额定电流： 88.5A
额定转速： 978rpm
三、 HARSVERT-A变频器的性能：
华蓥山发电厂4号机组引送风机共四台，采用4台HARSVERT-A06/105变频器进行调速控制。变频器为直接高-高方式的电压源型，外加工频旁路切换开关。变频器的主要性能指标如下：
变频器容量 1090KVA
额定输出电流 105A
输入频率 45Hz到55Hz
额定输入电压 6000V
允许电压波动 ±10%
输入功率因数 ≥0.96（大于20%负载时）
输出频率范围 0Hz到50Hz（即：调速范围0～100%）
变频器效率 ≥98%（不含输入变压器）
输出频率分辨率 0.01Hz，无级调速
过载能力 120%一分钟，150%立即保护
为了适应电厂设备运行安全性及工艺需要，变频器除了满足以上基本性能指标要求外，还具有如下功能：
风机变频改造后，既可以变频调速运行，也可以直接投工频运行；
变频器输入的6KV、10KV主电源掉电时，3秒内变频器不会停机，可以满足电厂引送风机电源母线切换的需要；
为变频器提供的220V控制电源掉电时，由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求，变频器可以用UPS供电继续运行，不会停机；
在现场DCS速度给定信号掉线时，变频器提供报警的同时，可按原转速继续运转，维持机组的发电工况不变；
变频器配置单元旁路功能，在局部故障时，变频器可将故障单元旁路，降额继续运行，减少风机突然停机造成的损失。保留原电机继续使用；
不改变原有风机设备任何基础；
和电厂的DCS系统实现无缝接口；
四、 项目实施情况：
2001年5月28日
正式签订4台变频器的供货合同；
2001年9月2日～6日
4台变频器分别运抵华蓥山电厂现场；
2001年9月23日
4台变频器开始安装，9月27日安装完毕；
2001年9月28日～10月1日
四台变频器本体调试完毕，带电机空载运行（脱离风机联轴器）正常；
2001年10月6～7日
完成4台变频器和电厂DCS系统的联调工作；
2001年10月8日～10日
完成四台变频器带风机的负载运行调试；
2001年10月11日～18日
等待4#炉其他大修工作的完成；
2001年10月19日
4#机组正式发电 ，变频器正式投入试运行；
2001年10月20日
在机组热态情况下，变频器和DCS联合完成了4#炉风烟系统的闭环控制（即投自动）调试，4#机组继续试运行。4台变频器从10月19日投入运行至今，运行状态一直十分稳定。
五、 引送风机变频改造后的节能情况：
下表列出4号炉不同负荷下，引送风机在改造前后的从高压开关测得的电流值（用户提供）：
发电机负荷
（%）
改造
前后
甲侧引风机
（A）
乙侧引风机
（A）
甲侧送风机
（A）
乙侧送风机
（A）
合计（A）
前后
对比
70
改造前
60
55
35
40
190
下降66%
改造后
26
20
6
14
66
80
改造前
70
65
41
44
220
下降57%
改造后
31
29
13
22
95
100
改造前
72
71
56
53
252
下降46%
改造后
57
48
28
20
153
从表中数据看出：发电机调峰越厉害（负荷越小），和原来相比，改造后电流下降越多。即使在4号机组满负荷的情况下，引送风机的电网侧总电流仍然比改造前下降了46%。
以下一组数据是4号炉改造前的6月份及改造后的10月份发电量及其送风机和引风机电耗情况对比：
日期
两台送风机(KW·h)
两台引风机(KW·h)
6月份
10月份
6月份
10月份
1
16380
24300
2
16380
23400
3
16200
23040
4
16020
23400
5
11160
16380
6
7
8
9
10
11
12
13
14
6120
9900
15
14760
20520
16
9540
13680
17
16020
23220
18
16740
23760
19
17640
3420
26460
5580
20
16920
9180
23760
15480
21
15120
8460
21420
14220
22
10620
9000
16200
14400
23
11880
9000
16380
16920
24
10080
7920
14400
17280
25
10620
11760
14760
14580
26
10800
3420
15300
5760
27
13140
9000
18720
16200
28
14040
8640
19080
17460
29
9900
9720
14760
19980
30
8280
9000
11700
20340
31
8820
15480
合计
107340
414540
193680
其中：
6月份4号机组发电量为：2778万度。其引送风机总耗电量为: 288360+414540=702900度，占4号机组发电量的2.5%。
10月份4号机组发电量为：2148万度。其引送风机总耗电量为:107340+193680=301020度，占4#机组发电量的1.4%。
改造前后，单位发电量的引送风机总耗电量下降了44%。
六、 效益分析：
从节电的角度考虑，因节电而直接带来的经济效益与机组的年运行时间、平均负荷率、电费水平等因素有关。假设4#机组的年运行时间为6000小时，平均负荷率80%，厂用电为0.37元每度，引送风机总耗电在变频改造前后分别占4#机发电量的2.5%和1.4%，则：
改造前每年4号机组发电量为100000×0.8×6000=48000万度，引送风机总耗电为48000×2.5%=1200万度，改造后引送风机总耗电为48000×1.4%=672万度，改造前后引送风机节约用电为1200-672=528万度，折算电费为195万元。仅节约电费一项，在2.5年内就可以将4台变频器的投资收回。
实际上，4号机组采用变频调速改造后，由于对电机实现真正的软启动，对电机、风机、挡板、高压开关等设备以及电网的启动冲击大大减少，它们的使用寿命得以延长，可以大幅度节省这些设备的维护费用。另外，变频器高精度宽范围的无级调速功能，不仅全面满足了电厂峰荷动态调节的需要，而且变频器属于高度智能化的新型高科技设备，与电厂DCS系统实现真正的无缝连接，提高了生产效率和机组自动化水平，大大改善了电厂的工作和生产环境。
总之，HARSVERT-A变频器在华蓥山发电厂4号炉风机系统的调速改造中应用是相当成功的。该系列变频器的先进性、可靠性已得到许多工业应用的证实。在电力行业，对于许多高压大功率的辅机设备推广和采用高压变频调速技术，不仅可以取得相当显著的节能效果，是电厂节能降耗的一个有效的途径，而且也得到国家产业政策的支持，代表了今后电力行业节能技改的方向，目前电力行业越来越多的人员对此都已形成广泛共识。
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