600MW火電機組鍋爐引風機變頻器改造效果分析.doc

600mw火電機組鍋爐引風機變頻器改造效果分析高振華1 呂長海2 1.河北大唐國際王灘發(fā)電有限責任公司 河北 唐山市 0636112.河北大唐國際王灘發(fā)電有限責任公司 河北 唐山市 063611摘要：文章對王灘發(fā)電公司引風機變頻器改造的可行性分析及改造情況進行了闡述，并針對引風機改造前后的運行情況及運行參數(shù)，對引風機變頻器改造后的運行穩(wěn)定性、設備安全性和變頻改造后的節(jié)能效果進行了全面的對比分析，為變頻改造的可行性提供了依據(jù)。關鍵詞：引風機 變頻器改造 安全穩(wěn)定性 經濟性分析 0引言0.1參數(shù)介紹王灘發(fā)電公司裝機為2600mw機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任股份公司制造，每臺鍋爐配置兩臺三分倉回轉容克式空氣預熱器及兩臺成都電力設備制造廠制造的an系列的an37e6(v19+4)型靜葉可調式軸流引風機，電動機為上海電機廠制造，其主要設計參數(shù)如下：風機參數(shù)電動機參數(shù)項目單位設計參數(shù)項目單位設計參數(shù)形式靜葉可調式軸流風機制造廠上海電機廠型號an37e6(v19+4)型號ykk900-10制造廠成都電力機械廠額定轉速r/min597調節(jié)方式入口靜葉調節(jié)式額定功率kw3800風量m3/s488.11額定電壓kv6全風壓pa4142.7額定電流a448風機軸功率kw2332功率因數(shù)0.845允許介質溫度118.5效率96.7介質密度kg/m30.8912軸承潤滑方式 強迫油循環(huán)轉速r/min585風機效率840.2引風機能耗分析王灘發(fā)電公司1、2機組分別于2005年12月7日、2005年12月28日投入生產運行，投產后發(fā)現(xiàn)兩臺機組鍋爐引風機容量裕度過大，在機組滿負荷運行時，引風機卻在額定負荷下運行，引風機長期處于低出力區(qū)域運行，明顯增加了鍋爐輔機廠用電耗率，影響機組的供電煤耗升高，降低了機組的經濟性。為了改善引風機的運行環(huán)境、降低機組廠用電率、提高機組的經濟性，電廠與華北電力科學研究院有限責任公司于2007年3月對該廠的#1機組鍋爐引風機進行了性能測試，現(xiàn)場測試的主要數(shù)據(jù)如下：鍋爐試驗典型工況引風機性能參數(shù)試驗表序號名稱單位工況1工況2工況3工況4工況51機組負荷mw6005004504003002#1引風機容積流量m3/s498.4413.7388.6344.0245.53換算到質量流量kg/s423.5353.0333.0307.1217.94#l引風機全壓pa3147.92545.52049.91605.81301.85#1全壓比壓能nm/kg3765.43021.82416.81813.11475.86#l引風機輸入功率kw2376.001800.001584.001224.001116.007#1引風機運行效率69.1261.3452.6447.3630.118#2引風機容積流量m3/s496.2l495.08401.87325.08330.969換算到質量流量kg/s444.20441.86365.18305.8i293.3910#2引風機全壓pa3088.22600.62179.21689.51676.311#2全壓比壓能nm/kg3504.92952.22424.41811.11903.312#2引風機輸入功率kw2304.001872.001512.001224.00lll6.0013#2引風機運行效率69.52671.89060.70447.12052.10l通過引風機試驗數(shù)據(jù)分析，認為王灘發(fā)電公司鍋爐引風機選型過大，實際運行效率明顯偏低，能耗嚴重偏高，對開展機組節(jié)能降耗工作產生了突出的負面影響，同時兩臺引風機的運行匹配也較差，給引風機的穩(wěn)定運行造成了隱患。如果進行引風機變頻改造，將引風機入口靜葉固定在全開角度，煙道系統(tǒng)阻力減小至最低限度，降低系統(tǒng)節(jié)流損失，提高風機的工作效率。同時，由節(jié)流調節(jié)改為變速調節(jié)后，不僅其節(jié)能效果明顯，也可以有效的避免引風機的喘振和搶風情況的發(fā)生，提高了引風機的運行穩(wěn)定性和完全性。1改造方案的確定1.1改造后必須滿足機組穩(wěn)定運行的要求每臺鍋爐的兩臺引風機各配備一臺高壓變頻器，并在就地配置引風機變頻操作控制單元；為了滿足變頻器對粉塵和室溫的要求，在兩臺引風機之間的空地空間內設置獨立的變頻器設備間；在主控制室dcs上增加引風機變頻器的啟動、停止和工頻/變頻切換操作端，并設置了獨立的變頻器調節(jié)操作端，運行人員可以通過變頻器調節(jié)操作端實現(xiàn)對引風機轉速的調節(jié)，或將變頻器投入自動， dcs系統(tǒng)根據(jù)鍋爐爐膛負壓信號發(fā)出的引風機自動控制信號，對引風機轉速進行調節(jié)，從而滿足對引風機的控制和對鍋爐爐膛壓力的調節(jié)；圖1：引風機變頻器一次回路圖為了防止發(fā)生誤操作，在變頻器出口開關km2與旁路開關qf2之間設置了相互閉鎖的保護功能，即只能合入一臺開關。同時，在變頻器出入口刀閘與出入口開關之間裝設帶電顯示器，當帶電顯示器帶電時，閉鎖其出入口刀閘qs1、qs2，使其不能操作。1.2變頻器邏輯圖2.變頻器啟動、停止操作流程1.3引風機變頻改造后的運行操作方式本公司進行變頻器改造后，仍然保持了引風機系統(tǒng)原有的連鎖、保護邏輯關系。為了方便運行操作，在控制室操作盤上設置了變頻器的工頻/變頻間相互切換的操作端，運行中可以根據(jù)需要隨時進行工頻/變頻間的切換操作。引風機變頻器的啟動操作：在變頻方式啟動前在就地將qs1、qs2刀閘和旁路開關qf2 送到工作位置,其中qs1和qs2合入，qf2在分閘位置，變頻器自檢正常后，就地盤顯示變頻器具備啟動條件，在主控制室引風機操作端中點擊“啟動”按鈕，高壓開關合閘，變頻器檢測到高壓開關合閘后向dcs發(fā)“變頻器高壓就緒”和“變頻器請求運行”信號；此時，在變頻器操作端中點擊“啟動”按鈕，延時5s后變頻器即以事先設置的10hz最小啟動頻率開始啟動。為了減小對鍋爐爐膛負壓的擾動，在變頻器啟動前保持引風機入口靜葉在關閉狀態(tài)，當變頻器啟動正常后，再逐漸開大引風機靜葉開度，最終保持靜葉開度在85，然后可根據(jù)爐膛壓力情況調節(jié)引風機變頻器頻率（轉速）。如果引風機采用工頻方式啟動，則需要將6kv電源開關置斷開并將該開關拉至試驗位后，就地將qs1、qs2刀閘斷開，旁路開關qf2 送到工作位置，就地手動合上旁路開關qf2后；再將6kv電源開關送至工作位，qf2合閘后， dcs出現(xiàn)“請求合高壓”信號，在引風機操作端中點擊“啟動”按鈕，高壓開關合閘，風機進入工頻運行狀態(tài)。引風機變頻器正常停止的操作：停止變頻器前逐漸減小其引風機變頻器頻率（轉速）至10hz，然后再逐漸關小待停引風機靜葉開度至0，在變頻器操作端中點擊“停止”按鈕，即可；在變頻器故障出現(xiàn)情況或引風機保護動作時，變頻器將出現(xiàn)緊急停止，dcs向變頻器發(fā)“緊急停機命令”，變頻器停止，同時跳開高壓開關。該變頻器具有運行中進行工頻/變頻間相互切換的功能，為了減小變頻器故障情況切換情況下對鍋爐的擾動，通過風機試驗確定了引風機變頻器頻率與靜葉開度之間的對應關系曲線（圖3），在變頻器故障切換的同時，觸發(fā)引風機靜葉動作條件，引風機靜葉迅速按照dcs中預先設定的曲線關小對應的引風機靜葉開度，以保證鍋爐爐膛負壓穩(wěn)定。圖3：引風機變頻器與靜葉開度的對應關系曲線（故障切換曲線）2風機加裝變頻后相關試驗和參數(shù)對比2.1風機加裝變頻后對電機和鍋爐安全穩(wěn)定運行分析引風機在工頻方式下啟動時，其啟動電流一般很高，而在變頻方式下啟動風機時電機實現(xiàn)了平滑啟動，其電機電流平滑上升，消除了大型電機啟動時對母線及電機的沖擊，延長了電機的使用壽命。鍋爐引風機加裝變頻器以后，引風機的調節(jié)方式由靜葉節(jié)流調節(jié)方式改為變頻轉速調節(jié)，不僅降低了節(jié)流損失，同時由于變速調節(jié)改善了風機運行的特性曲線，消除了由于定壓節(jié)流調節(jié)工況下產生的高、低壓壓頭差，使風機壓頭與系統(tǒng)壓頭得到了良好的匹配，避免了節(jié)流調節(jié)方式下經常出現(xiàn)的系統(tǒng)阻力線位于性能曲線圖中失速線的上方時,風機運行不穩(wěn)定性的出現(xiàn)，從而避免了風機在非穩(wěn)定區(qū)運行時,出現(xiàn)葉片激振，導致疲勞斷裂的隱患，也有效的消除了兩臺引風機之間的失速搶風現(xiàn)象，大大提高了鍋爐設備運行的安全性。為了適應電力生產的特殊需要，該引風機變頻器實現(xiàn)了運行中進行“工頻變頻”和“變頻工頻”的切換功能。為了考驗引風機變頻器自動切換時對鍋爐的擾動工況，于2008年5月14日對2鍋爐進行了故障跳閘后的切換試驗，試驗結果證明，引風機變頻器故障切換時基本能夠保證機組運行參數(shù)在正常范圍內，避免了傳統(tǒng)變頻器發(fā)生故障跳閘而工頻不能自投造成的引風機跳閘，減小了對變頻器故障對機組負荷和參數(shù)造成的不利影響，同時也為運行中變頻器需退出運行時的切換提供了便利，簡化了運行操作。2.2經濟效益分析本公司引風機變頻器改造后，其節(jié)能效果是非常顯著的，下面以2鍋爐引風機變頻器改造前后試驗數(shù)據(jù)為例進行分析比較：1.600mw負荷工況下運行參數(shù)：1引風機參數(shù)2引風機參數(shù)電流a風量t/h功耗kwh電流a風量t/h功耗kwh工頻方式325.119372792.93335.699682883.82變頻方式252.0510232165.29238.749562050.952.450mw負荷工況下運行參數(shù)：1引風機參數(shù)2引風機參數(shù)電流a風量t/h功耗kwh電流a風量t/h功耗kwh工頻方式257.59823.842212.88256.26852.42201.46變頻方式122.217791049.87125.217731075.643.300mw負荷工況下運行參數(shù)：1引風機參數(shù)2引風機參數(shù)電流a風量t/h功耗kwh電流a風量t/h功耗kwh工頻方式238.068072045.11216.375661858.77變頻方式53.15561456.6060.85595522.75圖4：引風機相同負荷下功耗比較按全年75負荷率計算，加裝變頻器后，每年每臺鍋爐節(jié)約廠用電：p（i1ucosi2ucos）36524220375935.2 kwh式中：i1機組75負荷下加裝變頻器前的引風機電流i2機組75負荷下加裝變頻器后的引風機電流u電壓cos功率因數(shù)，0.8影響標準煤耗降低：bg（p1p2）f0.782g/kwh式中：p1引風機加裝變頻器以前平均廠用電率（按75負荷率計算）p2引風機使用變頻器以后平均廠用電率（按75負荷率計算）f廠用電率對供電煤耗影響的系數(shù)，3.4g/kwh每年一臺鍋爐節(jié)省標準煤bfbg3082.64 t式中：f按75負荷率計算的全年發(fā)電量bg使用變頻器前后的供電煤耗差3總結王灘發(fā)電公司鍋爐引風機加裝變頻器以后，設備運行穩(wěn)定，消除了引風機失速搶風現(xiàn)象，有效的提高了鍋爐機組運行的安全性。引風機變頻器系統(tǒng)布置簡潔，運行操作便利，便于學習和掌握。該引風機變頻器實現(xiàn)了運行中“工頻變頻”和“變頻工頻”的切換功能，避免了傳統(tǒng)變頻器在上述切換操作中必須停止引風機的過程，提高了機組的負荷可用系數(shù)，簡化了運行操作，同時也在引風機變頻器發(fā)生意外故障跳閘時，實現(xiàn)自動切換，避免了風機跳閘而觸發(fā)機組rb動作大幅度減負荷的情況發(fā)生。在6kv母線電源的切換過程中對風機變頻從未發(fā)生過任何影響。王灘發(fā)電公司引風機變頻器節(jié)能效果顯著，有效的降低了廠用電率，在節(jié)能減排工作中起到了明顯的作用。參考文獻：1. 成都電力設備制造廠制造的an系列an37e6(v19+4)型靜葉可調式軸流引風機產品安裝使用說明書2. 華北電力科學院王灘發(fā)電公司#2鍋