600MW火電機組鍋爐引風機變頻器改造效果分析

1、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(shè)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(guān)鍵詞：引風機 變頻器改造 安全穩(wěn)定性 經(jīng)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

2、轉(zhuǎn)容克式空氣預熱器及兩臺成都電力設(shè)備制造廠制造的an系列的an37e6(v19+4)型靜葉可調(diào)式軸流引風機，電動機為上海電機廠制造，其主要設(shè)計參數(shù)如下：風機參數(shù)電動機參數(shù)項目單位設(shè)計參數(shù)項目單位設(shè)計參數(shù)形式靜葉可調(diào)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(zhuǎn)速r/min597調(diào)節(jié)方式入口靜葉調(diào)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(zhì)溫度待添加的隱藏文字內(nèi)容1118.5效率96.7介質(zhì)密度kg/m30.8912軸承潤滑方式 強迫油

3、循環(huán)轉(zhuǎn)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(chǎn)運行，投產(chǎn)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(jīng)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(jīng)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

4、荷mw6005004504003002#1引風機容積流量m3/s498.4413.7388.6344.0245.53換算到質(zhì)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

5、.969換算到質(zhì)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(chǎn)生了突出的負面影響，同時兩臺引風機的運行匹

6、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(diào)節(jié)改為變速調(diào)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(nèi)設(shè)置獨立的變頻器設(shè)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(shè)置了獨立的變頻

7、器調(diào)節(jié)操作端，運行人員可以通過變頻器調(diào)節(jié)操作端實現(xiàn)對引風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，或?qū)⒆冾l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(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，從而滿足對引風機的控制和對鍋爐爐膛壓力的調(diào)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(guān)km2與旁路開關(guān)qf2之間設(shè)置了相互閉鎖的保護功能，即只能合入一臺開關(guān)。同時，在變頻器出入口刀閘與出入口開關(guān)之間裝設(shè)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)

8、原有的連鎖、保護邏輯關(guān)系。為了方便運行操作，在控制室操作盤上設(shè)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(guān)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(guān)合閘，變頻器檢測到高壓開關(guān)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(shè)置的10hz最小啟動頻率開始啟動。為了減小對鍋爐爐膛負壓

9、的擾動，在變頻器啟動前保持引風機入口靜葉在關(guān)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(diào)節(jié)引風機變頻器頻率（轉(zhuǎn)速）。如果引風機采用工頻方式啟動，則需要將6kv電源開關(guān)置斷開并將該開關(guān)拉至試驗位后，就地將qs1、qs2刀閘斷開，旁路開關(guān)qf2 送到工作位置，就地手動合上旁路開關(guān)qf2后；再將6kv電源開關(guān)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(guān)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(zhuǎn)速）至10hz，然后再逐漸關(guān)小待停引風機

10、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(guān)。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(guān)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(shè)定的曲線關(guān)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(guān)系曲線（故障切換曲線）2風機加裝變頻后相關(guān)試驗和參數(shù)對比2.1風機加裝變頻后對

11、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(diào)節(jié)方式由靜葉節(jié)流調(diào)節(jié)方式改為變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不僅降低了節(jié)流損失，同時由于變速調(diào)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(diào)節(jié)工況下產(chǎn)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(diào)節(jié)方式下經(jīng)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

12、了兩臺引風機之間的失速搶風現(xiàn)象，大大提高了鍋爐設(shè)備運行的安全性。為了適應電力生產(chǎn)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(jié)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(nèi)，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(jīng)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

13、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

14、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

15、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(jié)王灘發(fā)電公司鍋爐引風機加裝變頻器以后，設(shè)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(shè)備制造廠制造的an系列an37e6(v19+4)型靜葉可調(diào)式軸流引風機產(chǎn)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