高壓變頻器在鍋爐引風機中的應用及節(jié)能效果

摘 要:交流變頻調(diào)速技術是現(xiàn)代化電氣傳動的主要發(fā)展方向之一，它不僅調(diào)速性能優(yōu)越，而且節(jié)能效果良好，某熱電廠引風機經(jīng)變頻改造后，比傳統(tǒng)的風門調(diào)節(jié)節(jié)能超過50%以上，控制水平也有顯著提高。

關鍵詞:高壓變頻 風門調(diào)節(jié) 節(jié)能改造 引風機

中圖分類號:TK223文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0054-02

1 引言

火力發(fā)電廠鍋爐引風機是鍋爐助燃的主要部分，現(xiàn)在大多數(shù)火力發(fā)電廠鍋爐引風機采用調(diào)整引風機檔板，這樣勢必會造成節(jié)流損失，將引風機電機的電功率消耗在引風機調(diào)節(jié)擋板上。另外，設計單位在引風機設計選型時要考慮留有各種裕量，選型結(jié)果普遍偏大，采用擋板節(jié)流調(diào)節(jié)，能量損失大。特別是在機組低負荷運行時，其入口調(diào)節(jié)擋板開度很小，引風機所消耗的電功率大部分被風門節(jié)流而消耗掉;同時風機檔板執(zhí)行機構為大力矩電動執(zhí)行機構，故障較多，風機自動化率較低。隨著國產(chǎn)高壓變頻器技術的日益完善，質(zhì)量及穩(wěn)定性、可靠性的不斷提高，使得中壓電動機進行變頻節(jié)能改造成為現(xiàn)實。

下面以某集團熱電二廠＃3鍋爐引風機變頻器改造節(jié)能的實例說明:

某集團熱電二廠現(xiàn)有裝機容量為4×220t/h＋2×50MW，其中＃1、2爐于2001年12月投產(chǎn)，＃3、4爐于2003年2月投產(chǎn)。4臺鍋爐引風機均采用雙引風機，風門調(diào)節(jié)。

為了響應國家能效政策，實現(xiàn)節(jié)能減排，該集團于2007年7月份開始對現(xiàn)有中壓電動機進行統(tǒng)計排查后，制定了中壓變頻器節(jié)能改造的詳細方案，并逐一實施。

2007年10月，該集團對熱電二廠＃3爐的引風機進行了電機變頻調(diào)速裝置改造，采用北京某電氣技術有限公司高壓變頻器，風機的控制方式由原來的風門調(diào)節(jié)變?yōu)殡姍C變頻調(diào)速調(diào)節(jié)。經(jīng)過一年多的運行實踐，改造后的引風機節(jié)能在50%以上，自動化控制水平也得到了很大的改善。

風機設備基礎數(shù)據(jù):配套電機型號:YKK450-6W;功率:400kW;功率因數(shù):0.86。

變頻器參數(shù):變頻器500kVA/6.3Kv;輸入電壓:6300V;輸入頻率:50Hz;輸出頻率:0～50Hz;功率:500kVA;額定工況效率:96%。

2 變頻器改造方案

此方案的原理如圖1所示，是由3個真空接觸器KM、1KM、2KM和4個隔離開關1QS、2QS、 3QS、4QS組成（見上圖）。1QS和2QS、1KM和KM之間均存在電氣閉鎖和邏輯閉鎖關系，防止變頻器輸出側(cè)與6kV電源側(cè)短路。正常運行時，閉合1QF、1KM、2KM開關，引風機處于變頻運行狀態(tài)。當變頻運行故障跳閘時，系統(tǒng)自動切換到工頻狀態(tài)（先斷開1KM、2KM，再閉合KM）運行。

3 節(jié)能效果分析

本次變頻改造前后，由該集團熱電廠試驗組對鍋爐的兩臺引風機的性能進行了全面測試，鍋爐出力達到額定工況90%時，分別對技術改進前后做了統(tǒng)計:

(1)技術改進前＃3爐負荷(t/h)、引風機甲擋板開度％、引風機甲電流A、引風機甲電度表讀數(shù)、引風機乙擋板開度％、引風機乙電流A、引風機乙電度表讀數(shù)數(shù)據(jù)一次分別為:9.23 12:00（199.54、47、34.8、7116.302、46、34.9、7058.155），9.24 12:00（198.29、47、34.7、7124.710、46、34.9、7066.532），9.25 12:00（198.25、47、34.8、7133.187、47、34.7、7074.964），9.26 12:00（197.5、53、34.9、7141.629、51、34.8、7083.369）9.27 12:00（197.42、44、34.9、7150.148、41、34.5、7091.710），9.28 12:00（197.08、40、35、7158.628、37、34.8、7100.070）9.29 12:00（195.29、40、35.1、7167.066、38、34.3、7108.468），9.30 12:00（189.96、43、35、7175.417、41、34.6、7116.749），10.1 12:00（196.1、41、35.4、7183.910、50、35.1、7125.096），10.2 12:00（196、38、34.6、7192.217、37、34.5、7133.383），10.3 12:00（197、41、34.3、7200.615、43、34.8、7141.862）

(2)技術改進后＃3爐負荷(t/h)、引風機甲擋板開度％、引風機甲電流A、引風機甲電度表讀數(shù)、引風機乙擋板開度％、引風機乙電流A、引風機乙電度表讀數(shù)數(shù)據(jù)一次分別為:11.24 12:00（199.79、100%、17.2、7453.687、78%、38.4、7426.581），11.25 12:00（198.63、100%、16.1、7458.273、81%、38.3、7436.053），11.26 11:00（199.47、100%、17.9、7462.432、82%、38.2、7445.051），11.26 12:00（199.46、100%、17.9、7462.552、81%、38、7445.441），11.27 11:00（199.88、100%、17.5、7466.625、82%、38.5、7454.498），11.27 12:00（199.88、45%、34.5、7466.910、45%、34.5、7454.869），11.28 12:00（199.46、45%、33.6、7475.214、45%、34.1、7463.779），11.29 12:00（199.29、100%、24.6、7481.487、73%、38.7、7472.860）

注:

(1)11月27日12:00至11月28日12:00測算工頻運行試驗數(shù)據(jù)，＃1引風機采用工頻狀態(tài)運行，其余時間變頻運行。

(2)考慮到變頻器運行的可靠性，技改后，＃2引風機擋板并未全開，防止變頻器出現(xiàn)故障無法自動切換到工頻狀態(tài)，造成鍋爐甩負荷，將引風機乙開度在70％～80％之間。

根據(jù)#3爐#1、2引風機電機電度表讀數(shù)對引風機加變頻后節(jié)電情況進行測算（變比:CT:75/5，PT:6/0.1）:

3.1 工頻運行

(1)根據(jù)引風機甲自11月27日12:00到11月28日12:00的每日耗電量為:

（7475.214-7466.910）×900＝8.304×900＝7473.6kWh

(2)根據(jù)引風機乙自11月27日12:00到11月28日12:00的每日耗電量為:

（7463.779-7454.869）×900＝56.534×900＝8019kWh

#3爐引風機甲、乙電機在電機全頻運行后在11月27日12:00到11月28日12:00的所用電量為:

7473.6+8019＝15492.6kWh，每小時平均用電量為:15492.6÷24＝645.525kWh

3.2 變頻運行

(1)根據(jù)引風機甲自11月26日11:00到11月27日11:00的 電機耗電量為:

（7466.625-7462.432）×900＝4.193×900＝3773.7kWh。

(2)根據(jù)引風機乙自11月26日11:00到11月27日11:00的電機表耗電量為:

（7454.498-7445.051）×900＝9.447×900＝8502.3kWh。

#3爐引風機甲、乙電機在電機變頻時在11月26日11:00到11月27日11:00的日用電量為:3773.7+8502.3＝12276 kWh，每小時平均用電量為:12276÷24＝511.5 kWh。

從以上數(shù)據(jù)分析可以看出，工頻運行時，引風機甲、乙擋板開度在40％左右，電機電流達到額定電流的70％左右;相對而言，變頻狀態(tài)下，引風機甲的擋板全開，電流僅為額定電流的40％，由此可見節(jié)能效果非常明顯。如將引風機甲、乙檔板全開，特別是機組低負荷運行時，引風機變頻調(diào)節(jié)方式運行，節(jié)能將達50%以上。

4 經(jīng)濟評價

(1)設備投資:考慮到鍋爐運行的安全可靠，本次技改僅對引風機甲采用北京利德華福電氣技術有限公司高壓變頻調(diào)速裝置，技術改造總費用為35萬。

(2)經(jīng)濟效益:#3爐引風機甲電機改變頻運行后，日節(jié)電量為:15492.6 -12276＝3216.6kWh;每年按270天運行，上網(wǎng)電價0.368元，測算#3爐引風機甲電機改變頻運行后年增加效益為:134.025×24×270×0.368/1.17＝27.32萬元;靜態(tài)投資回收期為0.78年，即技改當年就可以把投資全部收回。

參考文獻

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