變頻調速技術在火力發電廠引風機中的應用

摘 要：在如今的各大工業領域中，變頻調速技術取得了相當廣泛的應用，節能效果十分顯著，本文針對皖能合肥發電有限公司#5機組鍋爐引風機變頻改造后，鍋爐引風機在節能的同時，也實現電機軟啟動，使電機的運行環境、運行工況得到大幅度優化，同時降低廠用電率，節能效果顯著，產生了可觀的經濟效益。

關鍵詞：變頻器；高壓；節能；應用；發電廠

1 變頻調速技術在火力發電廠中應用前景

變頻調速技術由電機定子線圈中電源的頻率，可由變頻器進行調節后對輸入頻率進行適當下降，其電機的同步轉速也會逐漸降低，通過改變電機頻率、電壓實現電機轉速調速功能。輸入端的交流電進入變頻系統，將由整流系統整流為直流電，再經逆變裝置把直流電逆變為可調節頻率的交流電，提供給交流電機使用，以實現電機轉速達到我們的預想值。

在當今國內電網發展的新形勢下，火力發電廠運行成本高居不下，降低發電單耗、節能環保，提高發電企業經濟效益是企業生存、發展的方向。對于一些相對陳舊的運行設備，可通過相應的技術改造，將有效的降低廠用電，發電單耗得以下降，使火力發電廠的盈利水平得以明顯提高。火力發電廠的高壓電機可通過變頻調速技術進行軟啟動，使電機啟動電流由零漸進升起，平滑、緩慢升至額定電流，不會瞬時出現巨大的啟動電流，電機轉速由頻率增加而緩慢提升，將不會出現轉速突然上升現象，設備正常后依據機組負荷要求，由運行人員通過改變變頻裝置輸入頻率來改變電機轉速，將電機運行工況得以改善，實現節能、降秏的目的。

2 引風機變頻技術在皖能合肥發電有限公司應用

2.1 原設計運行方式

皖能合肥發電有限公司#5發電機組于2009年投入商業運行，機組容量為600MW，機組負荷通常在280MW-600MW之間進行調，某些特殊工況時該機組負荷將降到180MW運行。該機組配置兩臺電壓等級為6KV的離心式引風機，其電機額定功率3000KW，當機組額定功率運行時，風機動葉擋板門將處于全開位置，不會阻礙引風機進風，風機電機的做功效率達到最大化，若機組負荷下降，伴隨鍋爐燃燒減弱，爐膛送風量需求減小時，引風機必須采用關小動葉擋板門方式，來節流部分引風量，此時引風機動葉擋板門將消耗部分風機做功，此時風機的運行效率將顯著下降，造成機組廠用電率快速上升；另外系統還存諸多不利因素，影響機組正常運行：

1）采用機械結構的風機動葉擋板門，會因老化、銹蝕等原因造成故障，當調節頻繁時，易造成機械部分卡澀、脫落，對機組安全、經濟運行帶來極大威脅。

2）當風道擋板采用自動調節時，因不能在第一時間內準確調節到位，風機不會處于最優的運行工況，不利于降低風機單耗。

3）引風機電機采用工頻電源啟動時，將瞬時產生巨大的啟動電流，同時伴隨巨大的電磁力，將造成電機發熱，巨大的扭矩將在定、轉子間產生，使電機產生巨大振動，電機機械磨損增加，將使電機壽命降低，嚴重時電機會直接損壞。

4）擋板在風道中節流時將受巨大沖擊，易造成擋板機械部分損壞。

2.2 變頻調速配置方案

皖能合肥發電有限公司#5機組通過對比、招標方式，最終選用北京利德華福電氣技術有限公司生產的HARSVERT-A高壓變頻調速系統。

HARSVERT-A高壓變頻調速系統特色功能為：

1）主電源失電時20秒內來電系統自啟，滿足相應母線切換的需要。

2）控制電源失電后將通過UPS供電持續運行30分鐘，不會停機，提高運行可靠性。

3）局部故障時由于配置單元旁路功能實現不停機功能。

4）工頻、變頻相互切換功能。變頻器加裝系統旁路開關；旁路開關作用為：當變頻器退出正常運行時，電機直接切換至工頻狀態運行。

5）給定信號掉線時，可維持當前轉速繼續運行。當遠程信號突然掉線時，變頻器將存儲掉線前電機運行時的轉速，并維持變頻器掉線前電動機運行的轉速。

6）飛車啟動功能。飛車啟動：通過程序可實現，變頻控制器自動查找當前電機轉速，從而實現轉速平滑啟動的功能

2.3 效益分析

以皖能合肥發電有限公司#5機組為例，#5機組兩臺引風電機未進行變頻改造和電機采用直接高壓變頻技術進行調速前后進行對比，電機主要參數如下：電機額定功率為3000kw，cosΦ=0.86，變頻器效率為96%電機效率0.95。

采用通過技術改造變頻控制的引風機系統和未進行變頻控制改造的引風機系統進行廠用電率對比發現，引風機變頻器改造前耗電率為0.6%，引風機變頻器改造后耗電率為0.4%；平均廠用電率平均下降0.2%；其年度運行節電量計算：

采用變頻器控制引風機運行每年可節省電量：

以#5機組2012年發電量3650000000（KWh）：

3650000000×（0.6-0.4）%=7300000（KWh）

廠用電率的下降，對火力發電廠來說即增加發電量，按上網電價0.394元KWh計算，每年售電量可增加收入為：

0.394×7300000=2876200（元）

通過以上計算比對分析可得，對引風機電機實施變頻調速后，有著極好的節能效果和經濟效益。

3 結論

本文以皖能合肥發電有限公司#5機組引風機變頻技術改造為案例，通過現場實際采集數據比較，以及對經濟效益計算可得結論為：鍋爐引風機電機由原先工頻運行改為由變頻器控制轉速后，設備運行環境有較大改善，提高設備可靠性，不僅降低廠用電率、同時減小了單位能耗，還取得相當可觀的經濟效益。

參考文獻：

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[3] 呂傳波.變頻調速在火電廠中的應用[J].吉林電力技術，1999.

作者簡介：王運生（1979-），男，漢族，安徽合肥人，研究生，助理工程師，集控主值。