高壓變頻技術(shù)在電站一次風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

0 引言

隨著電力行業(yè)改革的不斷深化，電力企業(yè)逐步由生產(chǎn)型向經(jīng)營(yíng)型轉(zhuǎn)變，由高耗能企業(yè)向節(jié)約型企業(yè)發(fā)展。為提高企業(yè)效益，降低發(fā)電成本將是經(jīng)營(yíng)型企業(yè)長(zhǎng)期堅(jiān)持的目標(biāo)，為此，節(jié)能降耗工作便成為發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的重要內(nèi)容?；痣姀S如何實(shí)現(xiàn)低耗高效是一個(gè)被長(zhǎng)期關(guān)注和不斷發(fā)展的行業(yè)問題。在全球能源危機(jī)的大背景下，節(jié)能降耗技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展和普及。利用一些比較成熟穩(wěn)定的新技術(shù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，一次性投入，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期節(jié)能降耗，這是一本萬(wàn)利，是利企利國(guó)的事情。

天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司2×600MW火電機(jī)組是我國(guó)華北地區(qū)建設(shè)投產(chǎn)最早的600MW亞臨界火電機(jī)組，是京津唐電網(wǎng)的主力機(jī)組，曾被國(guó)家計(jì)委列為1996 年利用國(guó)家外匯儲(chǔ)備購(gòu)買國(guó)產(chǎn)發(fā)電設(shè)備發(fā)展民族工業(yè)的試點(diǎn)項(xiàng)目。工程于1998 年10月開工，其中3#機(jī)組于2001 年12 月18 日正式投產(chǎn)，4#號(hào)機(jī)組于2002年6月5日正式投產(chǎn)。其對(duì)鍋爐一次風(fēng)機(jī)和汽機(jī)凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造是實(shí)節(jié)

能降耗的具體例證。

1 一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該公司每臺(tái)機(jī)組配有兩臺(tái)沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的雙吸入前彎離心式一次風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)采用電機(jī)定速運(yùn)轉(zhuǎn)、入口電動(dòng)動(dòng)葉調(diào)整風(fēng)機(jī)出力。一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)容量為50%BMCR(鍋爐最大連續(xù)負(fù)荷)。其具體參數(shù)如下。風(fēng)機(jī)形式雙吸入離心泵

風(fēng)機(jī)型號(hào)G9-2×36 No.17F

風(fēng)壓15 542 Pa

風(fēng)量160.5 m3/s

電機(jī)型號(hào)YKK710-4

額定電壓6 kV

額定電流260 A

功率2 400 kW

轉(zhuǎn)速1 494 r/min

絕緣等級(jí)F

鍋爐一次風(fēng)機(jī)主要是給鍋爐制粉系統(tǒng)提供輸粉的風(fēng)源，屬于鍋爐三大風(fēng)機(jī)之一，也是火力發(fā)電廠主要的高耗能設(shè)備。對(duì)于正壓直吹式制粉系統(tǒng)，一次風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)主要起攜帶和干燥煤粉的作用，并提供煤粉著火初期所需空氣。盤山發(fā)電公司鍋爐一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的布置如圖1所示。

2 一次風(fēng)機(jī)變頻改造介紹

由流體力學(xué)可知

P=qh (1)

式中：P為功率;

q 為流量;

h為壓力。

而q∝n;h∝n2;P∝n3(n為轉(zhuǎn)速)。如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速n 可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：

一臺(tái)水泵電機(jī)功率為55kW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16 kW，省電48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2 時(shí)，其耗電量為6.875 kW，省電87.5%。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，它先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。頻率可控即電機(jī)轉(zhuǎn)速可控，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

G9-2×36No.17F型一次風(fēng)機(jī)的額定電流為260A，當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定負(fù)荷600 MW下運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)最大電流為186.5 A，只有額定電流的71.7%，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)最低電流到133 A左右，是額定電流的51.2%左右，因此，一次風(fēng)機(jī)具有很大的節(jié)能空間。經(jīng)多方論證，公司決定將一次風(fēng)母管壓力控制由節(jié)流控制改為轉(zhuǎn)速控制，以降低能耗，提高機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 改造方案

盤山發(fā)電公司分別在2003年和2004 年利用機(jī)組小修的機(jī)會(huì)為兩臺(tái)機(jī)組的4臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行了變頻改造。采用的是羅克韋爾公司的AB Powerflex7000系列的雙PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)、無(wú)輸入隔離變壓器的電流型變頻調(diào)速裝置，屬于“一拖一”手動(dòng)旁路方式，變頻器接入原電氣回路如圖2所示。整個(gè)改造方案包括三部分：

1)變頻器的安裝和接入在風(fēng)機(jī)旁就地搭建了專門的變頻小間，其中安裝的主要設(shè)備包括變頻器主柜體、雙路控制電源切換箱、變頻器UPS(交流不停電)電源柜和變頻小間柜式空調(diào)機(jī)，而變頻器的所有就地操作以及運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警參數(shù)的檢查設(shè)置都在變頻小間內(nèi)完成。

2)電氣開關(guān)部分的改造6 kV高壓開關(guān)加裝了變頻器保護(hù)回路和“工頻/變頻工作方式”切換把手，配合一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行和工頻兩種工作方式的切換，另外從380 V低壓交流廠用母線段和220 V直流母線段完成了對(duì)變頻器控制電源和操作電源的供電改造。

3)熱工邏輯和DCS操作畫面的改造一次風(fēng)機(jī)變頻器改造后主要的工作方式選擇和變頻器啟動(dòng)允許程控邏輯方案如下。

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