淺析發(fā)電廠如何通過對工頻高壓電機(jī)的變頻改造降低廠用電

丁群

[摘 要]廠用電率，是反映發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性能的主要技術(shù)指標(biāo)，近年來，減少廠用電，降低運行成本，成為發(fā)電企業(yè)的一項重要工作目標(biāo)，其中，通過提高運行管理，改造陳舊設(shè)備等措施，降低了部分設(shè)備用電量，但作為“耗電大戶”的廠用系統(tǒng)的工頻高壓電機(jī)，無法通過以上措施更進(jìn)一步的降低能耗，而對其進(jìn)行變頻改造，成為降低廠用電的有效方法。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能；高壓電機(jī)；變頻；改造；廠用電率

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，節(jié)能降耗，走可持續(xù)發(fā)展道路成為我國的重要國策，火力發(fā)電廠作為提供電能的重要企業(yè)，同時又是消耗能源的大戶，其中，減少廠用電，成為發(fā)電廠提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵課題，通過對工頻高壓電機(jī)的變頻改造降低廠用電量，是很多企業(yè)的明智選擇，如華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠，該廠通過對一些大容量用電設(shè)備的變頻改造，降低了廠用電量，收到了良好效果。

以對600MW#4發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水泵的變頻改造為例：

一、改造前設(shè)備運行狀況

按發(fā)電廠可靠性設(shè)計，發(fā)電廠廠用系統(tǒng)的水泵、風(fēng)機(jī)的拖動電機(jī)，其功率均大于水泵、風(fēng)機(jī)本身功率，留有富裕容量。而且很多水泵在運行中，并不需要滿負(fù)荷出力，因此水泵在工頻狀態(tài)下運行，系統(tǒng)水壓過大，常需關(guān)閉閥門，只留少量開度調(diào)解流量，從而浪費了電能；另一方面，閥門處于半開位置運行，水流（尤其是一些灰水泵）對門板沖擊磨損嚴(yán)重，減少了閥門使用壽命。風(fēng)機(jī)情況大致相同。

這個廠的600 MW 4號燃煤發(fā)電機(jī)組，其凝結(jié)水泵流量大于機(jī)組所需最大凝結(jié)水流量，電機(jī)功率也大于凝結(jié)水泵最大輸出功率，運行時采用調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)門控制凝結(jié)水流量，發(fā)電機(jī)組在額定負(fù)荷下運行時，凝結(jié)水泵效率較高；而機(jī)組在低負(fù)荷運行時，電動調(diào)門長期固定在 20%～40%開度，氣動調(diào)門在30%～60%開度調(diào)節(jié)，凝結(jié)水泵效率很低，浪費了電能。

另外，氣動調(diào)門動作遲緩故障較多，不能適應(yīng)長期頻繁調(diào)節(jié)，一直不能正常投入自動運行；凝結(jié)水泵在工頻啟動時，電動機(jī)受到的機(jī)械、電氣沖擊較大，經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)子鼠籠條斷裂事故。

二、凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造設(shè)計方案

電氣一次回路按“一拖二”方案設(shè)計，實現(xiàn)1臺凝結(jié)水泵變頻運行，另1臺凝結(jié)水泵工頻備用，并可切換。

三、控制方式

a.正常運行控制：變頻泵單臺運行時，利用高壓變頻器對水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)去控制除氧器水位。

b.凝結(jié)水泵在變頻運行中跳閘，切換為工頻運行時：電動調(diào)節(jié)門按照最大速率關(guān)到一定開度后，運行人員根據(jù)當(dāng)時負(fù)荷和除氧器水位手動調(diào)整氣動調(diào)節(jié)門開度，保證除氧器不發(fā)生滿水或缺水。

四、改造后效果

a.機(jī)組低負(fù)荷運行時：凝結(jié)水泵處于變頻運行方式下，維持在30-40HZ，節(jié)約了大量電能。

b.機(jī)組滿負(fù)荷運行時：上水調(diào)門全開，變頻裝置根據(jù)機(jī)組負(fù)荷調(diào)整凝結(jié)水泵，維持在40-50HZ，變頻調(diào)節(jié)響應(yīng)速度很快，水位調(diào)節(jié)品質(zhì)有了很大的提高。

c.單臺凝結(jié)水泵變頻運行遇故障跳閘：聯(lián)鎖啟動備用泵。

五、效益分析

a.直接經(jīng)濟(jì)效益。該廠電氣及熱力試驗專業(yè)人員選取 5種具有代表性的負(fù)荷分配各 1段，基本涵蓋了該廠600MW機(jī)組中不同時期的負(fù)荷情況，使用功率測試儀表對凝結(jié)水泵在改造前后 5段的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，經(jīng)過計算，日平均節(jié)約電能21225 kW·h，年平均節(jié)約費用127萬元，減少了廠用電消耗，降低了運行成本。

b.間接經(jīng)濟(jì)效益。避免了凝結(jié)水泵在工頻啟動時，啟動電流對電動機(jī)的沖擊；電機(jī)低速運行，減少了發(fā)熱老化，軸承磨損，從而降低了電機(jī)維護(hù)檢修成本；功率因數(shù)也由原來的0.80左右提高到0.88；采用變頻調(diào)節(jié)，其控制調(diào)節(jié)品質(zhì)好于調(diào)門調(diào)節(jié)，有利于 DCS對凝結(jié)水系統(tǒng)的控制。

近年以來，該廠分別對2臺補(bǔ)給水泵及1臺灰漿泵的三臺0.4KV電機(jī)、4臺6KV送風(fēng)機(jī)、 4臺6KV引風(fēng)機(jī)和4臺6KV凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻改造，廠用電率明顯降低，并減小了補(bǔ)給水泵及灰漿泵閥門本體的磨損，降低了引風(fēng)機(jī)本體震動及風(fēng)門、電除塵導(dǎo)流孔板、極線極板的磨損，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

此外，除供熱系統(tǒng)改造新安裝部分大量采用高壓變頻裝置控制水泵電機(jī)外，該廠仍有多臺大容量高低壓電機(jī)工頻運行，其中1000KW以上20多臺，均可根據(jù)設(shè)備利用率、投資回收時效等參量進(jìn)行論證后，實施改造，利用變頻改造降低廠用電率，仍有很大空間。通過實踐證明：對工頻高壓電機(jī)的變頻改造，是發(fā)電廠節(jié)能增效的有效途徑。□

（編輯/劉佳）