變頻器在火力發(fā)電廠的合理運(yùn)用

陳力新，孫建邦，陳銳

(哈爾濱熱電有限責(zé)任公司，哈爾濱　150046)

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變頻器在火力發(fā)電廠的合理運(yùn)用

陳力新，孫建邦，陳銳

(哈爾濱熱電有限責(zé)任公司，哈爾濱150046)

摘要:某電廠為實(shí)現(xiàn)300 MW燃煤機(jī)組節(jié)能降耗的目標(biāo)，對廠用電動(dòng)機(jī)加裝了變頻器。對加裝變頻器后的設(shè)備運(yùn)行工況進(jìn)行了跟蹤分析，針對出現(xiàn)的問題給出了處理方法，供同類型機(jī)組推進(jìn)節(jié)能降耗工作時(shí)參考。

關(guān)鍵詞:火電廠;電動(dòng)機(jī);變頻器;節(jié)能降耗

0　引言

越來越多的300 MW火力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)中作為調(diào)峰機(jī)組使用，在低谷電量時(shí)機(jī)組有功功率會(huì)降到額定功率的50 ％。其附屬轉(zhuǎn)機(jī)如鍋爐引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)及汽輪機(jī)凝結(jié)水泵等，如果沒有變頻電源來降低轉(zhuǎn)速，只能依靠關(guān)小出口擋板來降低出力，會(huì)產(chǎn)生很大的節(jié)流損失。為了降低廠用電量，某火力發(fā)電廠對2臺(tái)300 MW燃煤機(jī)組使用工頻電源的廠用電動(dòng)機(jī)加裝了變頻器。

1　設(shè)備概況

該電廠安裝2套300 MW火力發(fā)電供熱機(jī)組。鍋爐型號(hào)，HG－1025/17.5－YM36;汽輪機(jī)型號(hào)，CN250/300－16.67/537/537;發(fā)電機(jī)型號(hào)，QFSN－300－2。汽輪機(jī)采用亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、抽凝汽式汽輪機(jī)。給水系統(tǒng)采用單元制，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置2臺(tái)50 ％容量汽動(dòng)調(diào)速給水泵，1 臺(tái)30 ％容量6 kV電動(dòng)調(diào)速給水泵。凝結(jié)水系統(tǒng)采用中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)6 kV凝結(jié)水泵，5臺(tái)供熱用6 kV熱網(wǎng)線路循環(huán)水泵，3臺(tái)6 kV熱網(wǎng)疏水泵。

鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。每臺(tái)鍋爐配置6 kV引風(fēng)機(jī)電機(jī)、送風(fēng)機(jī)電機(jī)、一次風(fēng)機(jī)電機(jī)各2臺(tái)。

2　汽輪機(jī)用廠用電機(jī)

2.1凝結(jié)水泵

2008年年底，首先在汽輪機(jī)凝結(jié)水泵上加裝變頻器，3臺(tái)6 kV凝結(jié)水泵加裝了某公司SBH系列高壓變頻器，工頻電源與變頻電源之間手動(dòng)進(jìn)行切換，凝結(jié)水泵電機(jī)可由變頻器控制調(diào)速運(yùn)行。通過跟蹤對比，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵電機(jī)電流由原來工頻的年平均47 A下降到現(xiàn)在的年平均34 A，節(jié)能效果顯著，并且變頻器技術(shù)性能完全滿足凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行工藝要求。加裝變頻器前、后汽輪機(jī)用廠用電機(jī)運(yùn)行時(shí)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1　加裝變頻器前、后汽輪機(jī)電機(jī)技術(shù)參數(shù)

2.2凝汽器冷卻用循環(huán)水泵

汽輪機(jī)凝汽器真空度保持在最佳真空度附近，可以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。汽輪機(jī)原來設(shè)有2臺(tái)6 kV高速、低速循環(huán)水泵。通過投入/停止高速、低速循環(huán)水泵改變循環(huán)水流量來改變機(jī)組凝汽器真空度，調(diào)節(jié)效果差。

循環(huán)水泵加裝變頻器后，以機(jī)組凝汽器最佳真空度為目標(biāo)值閉環(huán)調(diào)節(jié)循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，通過對循環(huán)水流量的有效調(diào)節(jié)，使凝汽器真空度保持在最佳真空度附近，不但節(jié)能，而且使機(jī)組發(fā)電效率得到了提高。

2.3供熱用熱網(wǎng)循環(huán)水泵、熱網(wǎng)疏水泵

供熱機(jī)組冬季需要根據(jù)室外溫度變化隨時(shí)調(diào)整供熱熱水的溫度和壓力。熱網(wǎng)循環(huán)水泵電機(jī)加裝變頻器后，在節(jié)能的同時(shí)，可以做到精確調(diào)整，保證供熱參數(shù)正常，提高了供熱服務(wù)質(zhì)量。熱網(wǎng)疏水泵電機(jī)加裝變頻器后，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)，保持熱網(wǎng)加熱器水位正常，提高了熱網(wǎng)加熱器的換熱效率。

3　鍋爐用廠用電機(jī)

鍋爐配置的風(fēng)機(jī)是按鍋爐最大出力情況下所需最大風(fēng)量來設(shè)計(jì)的，并考慮鍋爐在事故情況下一定的風(fēng)量裕度，所以，鍋爐風(fēng)機(jī)電機(jī)功率的配置一般都較大。風(fēng)機(jī)電機(jī)以工頻電源運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)擋板不能全開，從表2中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可看出，正常情況下鍋爐風(fēng)機(jī)擋板的年平均開度，引風(fēng)機(jī)為61％左右，送風(fēng)機(jī)僅為32％左右。用擋板調(diào)節(jié)控制風(fēng)機(jī)出力，電能浪費(fèi)在克服擋板的阻力上，造成廠用電率高，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。先后對2臺(tái)6 kV引風(fēng)機(jī)電機(jī)、2臺(tái)6 kV送風(fēng)機(jī)電機(jī)、2臺(tái)6 kV一次風(fēng)機(jī)電機(jī)加裝了國電南京自動(dòng)化股份有限公司的ASD6000S型高壓變頻器，風(fēng)機(jī)電機(jī)在變頻電源下運(yùn)行時(shí)，出口擋板全開，電機(jī)電流下降顯著，節(jié)能效果好，并且風(fēng)機(jī)失速情況得到改善。

表2　加裝變頻器前、后鍋爐電機(jī)技術(shù)參數(shù)

4　廠用電機(jī)加裝變頻器后的問題及對策

(1)變頻器發(fā)生故障造成電機(jī)跳閘后，可以手動(dòng)倒換為工頻電源繼續(xù)運(yùn)行，但重要電機(jī)暫時(shí)停止運(yùn)行。例如，鍋爐一次風(fēng)機(jī)跳閘會(huì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，曾發(fā)生一次風(fēng)機(jī)變頻器故障導(dǎo)致一次風(fēng)機(jī)跳閘而造成機(jī)組被迫減負(fù)荷的事件。為此，變頻器生產(chǎn)廠家對鍋爐的2臺(tái)6 kV引風(fēng)機(jī)電機(jī)、2臺(tái)6kV送風(fēng)機(jī)電機(jī)、2臺(tái)6kV一次風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器進(jìn)行了改造。改造后，變頻電源與工頻電源之間采用自動(dòng)切換方式，變頻電源發(fā)生故障斷電后，自動(dòng)切換到工頻電源，電動(dòng)機(jī)保持連續(xù)運(yùn)行，不影響機(jī)組正常運(yùn)行。同時(shí)，風(fēng)機(jī)出口擋板在全開位置自動(dòng)關(guān)小至預(yù)定開度。以引風(fēng)機(jī)為例，當(dāng)風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)擋板在全開位置，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)爐膛負(fù)壓由變頻器自動(dòng)調(diào)整，當(dāng)變頻器故障時(shí)，工頻旁路開關(guān)自動(dòng)投入，風(fēng)機(jī)由變頻電源過渡到工頻電源繼續(xù)運(yùn)行。引風(fēng)機(jī)出口擋板自動(dòng)關(guān)至預(yù)訂位置，繼續(xù)保持爐膛微負(fù)壓運(yùn)行［1］。

當(dāng)變頻器故障時(shí)，工頻旁路開關(guān)自動(dòng)投入，風(fēng)機(jī)由變頻電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至工頻電源運(yùn)行，會(huì)對鍋爐運(yùn)行工況產(chǎn)生擾動(dòng)，此時(shí)需要運(yùn)行人員及時(shí)監(jiān)視，必要時(shí)人工參與調(diào)整，運(yùn)行人員應(yīng)對此做好技術(shù)上的準(zhǔn)備工作。

(2)高度重視環(huán)境溫度和粉塵對變頻器的影響。由于變頻器受所處環(huán)境粉塵、溫度等因素影響，將會(huì)導(dǎo)致變頻器故障停機(jī)。變頻器正常運(yùn)行時(shí)，對環(huán)境溫度要求較高，一般要求環(huán)境溫度低于40℃，在現(xiàn)場應(yīng)建設(shè)變頻器設(shè)備間。變頻器發(fā)熱量較大，變頻器設(shè)備間要安裝冷風(fēng)器、空調(diào)及照明電源箱，以滿足冷卻和照明的需求。環(huán)境溫度超過40℃時(shí)，變頻器應(yīng)按每升高1℃降額5％使用。鍋爐廠房內(nèi)粉塵大，變頻器設(shè)備間不應(yīng)安裝在鍋爐廠房內(nèi)，最佳位置應(yīng)該選擇在廠用6 kV母線室下部，不但可以降低造價(jià)，而且方便管理維護(hù)。

(3)廠用380 V電源不穩(wěn)定。廠用380 V母線上接帶大量負(fù)荷，這些設(shè)備在故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致380 V母線電壓下降，另外，380 V母線在進(jìn)行工作和備用電源切換時(shí)會(huì)發(fā)生供電瞬時(shí)中斷現(xiàn)象。變頻設(shè)備對電源電壓要求很高，當(dāng)電源電壓瞬間下降或中斷時(shí)，變頻設(shè)備會(huì)自動(dòng)切除。例如，鍋爐給煤機(jī)變頻器因?yàn)樯鲜鲈蚱骄磕晏l10余次，對鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了影響。為了防止這種情況頻繁發(fā)生，鍋爐的給煤機(jī)、空氣預(yù)熱器等重要電動(dòng)機(jī)變頻器都加裝了低電壓穿越裝置，當(dāng)電源電壓瞬間下降或中斷時(shí)，變頻器備用電源自動(dòng)投入，保持對變頻設(shè)備連續(xù)供電，電源電壓恢復(fù)后，變頻器備用電源自動(dòng)退出。加裝低電壓穿越裝置后，因?yàn)殡娫措妷核查g下降或中斷，使鍋爐給煤機(jī)跳閘的事件不再發(fā)生［2］。

5　結(jié)束語

廠用電機(jī)加裝變頻器，雖然增加了投資，但是節(jié)能效果較好:經(jīng)過跟蹤計(jì)算，廠用電量由原來的8％～9％下降到現(xiàn)在的6％～7％，1年即可收回投資成本。同時(shí)，設(shè)備加裝變頻器后，參數(shù)控制更加精確，運(yùn)行人員對設(shè)備的調(diào)整更加方便，減少了工作量。

參考文獻(xiàn):

［1］黃威，黃禹.變頻器的使用與節(jié)能改造［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］李秀忠.鍋爐引風(fēng)機(jī)的變頻改造及節(jié)能效果［J］.華電技術(shù)，2013，35(4) : 55－59.

(本文責(zé)編:白銀雷)

陳力新(1968—)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事電廠檢修方面的工作(E-mail: liwl@ chec.com.cn)。

孫建邦(1989—)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師，從事集控運(yùn)行方面的工作(E-mail: aihuishunjianbang@ 163.com)。

陳銳(1993—)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師，從事集控運(yùn)行方面的工作。

作者簡介:

收稿日期:2014－11－25;修回日期:2015－10－20

中圖分類號(hào):TM 621

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號(hào):1674－1951(2016)01－0049－02