變頻器在火電廠中的應用

梁延峰

（華電能源牡丹江第二發電廠，黑龍江 牡丹江 157015）

1 前言

據統計，我國火電廠平均發電煤耗396 g/（kW·h），比發達國家高出60～80 g/（kW·h），其中一個主要原因就是國內火電廠的廠用電率明顯偏高，廠用輔機運行效率低下，使廠用電率長期徘徊在7.5%左右。因此，為了抑制日益增長的廠用電率，提高火電廠經濟效益，有相當多的電廠不惜投巨資，采用新興的變頻調速技術對主要輔機傳動系統進行更新改造。近兩年，中壓變頻器基本上取代了其他變速驅動方式，成為電廠輔機傳動系統節能改造的主要技術措施之一。

2 火電廠大中型輔機變頻器的應用現狀

目前，國內火電廠主要輔機傳動系統變頻器應用推廣情況：

（1）火電廠所采用的變頻調速傳動系統幾乎包括了目前所有的設備配置方案，即高壓方案、中壓方案、高低高方案和低壓方案。其中，采用保留原有6 kV電動機的高壓方案使用最多，約占總臺數的85%（74臺）及總容量的93%（89 650 kW）；而采用中壓方案和低壓方案的總共只有9臺4 780 kW。

（2）到目前為止，火電廠輔機傳動系統中已使用或正在安裝的變頻器總臺數約為87臺，總功率達96400kW，其中功率在1000 kW及以下的約48臺，功率在1 000～2000 kW約39臺，功率在2 100～2 500 kW約6臺。

3 變頻器在電廠輔機節能改造應用中的經濟性評價

某電廠1臺125MW調峰機組，備有2臺簡易導流器調節的Y4-73NO.28D離心式引風機，其額定參數為：轉速n=960 r/min，風量 qvos=380 000m3/h，全壓 pcos=3 973 Pa，效率 η1＝85.5%，軸功率P=480 kW。配套電動機為JSQ-158-6型，額定功率700 kW，電壓Un=6 kV，電流 In=83 A，cosφ＝0.87，效率 ηdn=93.5%。機組的廠用電率高達9.74%，為降低廠用電率擬改造其調節方式，以變速調節取代原有的導流器調節。

3.1 原有調節方式下引風機耗電量

由產品樣本查得Y4-73型引風機的無因次特性曲線，并在其上畫出管路的阻力曲線，該曲線是過坐標原點和額定工況點的二次拋物線。

利用這些特性參數，可計算得到原有調節方式下引風機的耗電量，計算采用常規方法，計算步驟和結果見表1。

表1 采用導流器調節時引風機的耗電量計算

表2 采用變頻器調速時引風機的耗電量和節電率計算

3.2 改用變頻器調速時，引風機耗電量和節電率計算

改用變頻器調速時管路的阻力曲線不變，各運行工況點必位于管路阻力曲線上，故可利用管路的阻力曲線方程由已知風量qv按下式計算相應的引風機全壓p：

變頻調速時引風機效率ηf基本不變，則可用式（2）計算軸功率：

由上述公式計算可得，在變頻調節方式下引風機的耗電量和節電率見表2。

3.3 3種調節方式經濟性分析比較

用靜態差額回收期法和動態總費用現值法比較3種調節方式的經濟性。總費用現值法是指將設備的總投資和設備有效使用期的運用費用按資金的時間價值規律拆算到有效使用期第一年的總費用PV。當多個方案比較時，總費用現值PV最小者為最優方案，對3種調節方式經濟性進行了比較計算，計算結果見表3。

由上述計算結果可以看出，盡管變頻調速方案節電率高達36.3%，比液力調速離合器方案高出13.7個百分點，年節電電費高達18.67萬元，也比液力調速離合器方案高出7.07萬元，節電效果可謂顯著。但其總費用現值卻比液力調速離合器方案高29.7萬元，投資回收期也比液力調速離合器方案高出3.91年，變頻調速方案的經濟性明顯地差于液力調速離合器方案。若要使變頻調速方案的總費用現值與液力調速離合器方案的總費用現值相當，變頻調速裝置的初投資額應降到66.3萬元以下，降幅約為31%。

表3 3種調節方式的投資回收期和總費用現值比較