電廠高壓輔機變頻器改造運用

張亮

摘要：隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，人們也越來越注重節(jié)能環(huán)保。傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠發(fā)電占比較高，但維持其正常工作的輔機設(shè)備的電能消耗也多。為降低輔機電能消耗，提高能源利用率，本文以火電廠高壓輔機中的1800kW/6kV的一次風機為例，對其進行變頻調(diào)速改造，取得了一定的經(jīng)濟效益，說明變頻調(diào)節(jié)技術(shù)在高壓輔機中應(yīng)用前景廣泛。

關(guān)鍵詞：火電廠；高壓輔機；變頻器；引風機

中圖分類號：TU33 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0173-01

引言

近年來，隨著我國超高壓、特高壓技術(shù)的發(fā)展，電力行業(yè)也產(chǎn)生了巨大的變化。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會公布的數(shù)據(jù)來看，截止到2016年，我國能源發(fā)電結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電占到了71.85%。故本文將研究重點放在了火電廠上，火電廠不僅是電能的主要生產(chǎn)者，更是電能的消耗者，電廠的輔機消耗了發(fā)電廠發(fā)電量的5%—9%，故對其進行一定的合理改造來降低電廠的運行成本尤為重要。本文對此以如下三部分來介紹，分別是火電廠輔機簡介，變頻調(diào)節(jié)原理與特點和變頻器的改造運用三部分來介紹與說明。

1 火力發(fā)電廠輔機簡介

所謂輔機是指火電廠生產(chǎn)設(shè)備的輔助機械，它是構(gòu)成火電廠設(shè)備的重要組成部分，是火電廠設(shè)備正常運行的不可缺少的設(shè)備[1]。傳統(tǒng)電廠的輔助設(shè)備包括：鍋爐送、引風機、鍋爐給水泵、循環(huán)水泵和磨煤機等，然而由于種種原因，一般都會造成“大馬拉小車”的不利情況，這會使得火電廠的效率降低，為了提高系統(tǒng)的能源利用率，改進火電機組的節(jié)能構(gòu)造，對輔機進行適當?shù)母脑毂夭豢缮?。目前我國大部分火電廠采用的都是傳統(tǒng)節(jié)流方式，但傳統(tǒng)的擋板閥門調(diào)節(jié)存在著能量損耗嚴重、設(shè)備損耗嚴重、誤操作導致的故障較多、強大的沖擊對電網(wǎng)和電機、風機等產(chǎn)生不利影響的問題[2]。在各類輔機設(shè)備中，尤其以對高壓變頻器的調(diào)節(jié)見效最快，性價比最高，因?qū)ζ涓脑旒饶軡M足生產(chǎn)需要又能減少設(shè)備的維護費用等，一舉多得。

2 變頻調(diào)節(jié)的原理與特點

變頻調(diào)節(jié)技術(shù)就是在管道特性不變的條件下，通過改變轉(zhuǎn)速而改變特性曲線來進行調(diào)節(jié)的一種技術(shù)手段[3]。且變頻調(diào)節(jié)的精度功率和效率都較高，故適合高壓大功率的場合。普通異步電動機的轉(zhuǎn)速n、電源頻率f、轉(zhuǎn)差率s和極對數(shù)p之間存在如下關(guān)系： ，可知，改變其中任何一個參數(shù)均可以改變電機的轉(zhuǎn)速。在電機的極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率不變的情況下，改變電源的頻率即可改變電機轉(zhuǎn)速。根據(jù)變速調(diào)節(jié)定律，由 ， 可推導出式 ，其中Q為風機和水泵的流量，H為壓力，P為功率?？芍旊姍C的轉(zhuǎn)速由 降低到 時，電廠可以得到立方級別的節(jié)能效果，節(jié)能十分顯著。

3 變頻器的改造運用

以高壓輔機中的1800Kw/6kV的引風機的變頻改造為例，為確保引風機系統(tǒng)的安全可靠，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，具體改造原理如圖1所示。高壓電源經(jīng)用戶開關(guān)柜、刀閘柜后到高壓變頻器中，變頻裝置的輸出經(jīng)出線刀閘后電動機。其中三個刀閘的作用是一旦高壓變頻器發(fā)生故障，首先斷開靠近電機的出線刀閘，再斷開進線刀閘，經(jīng)高壓變頻器隔離，再手動關(guān)閉旁路刀閘，使其在工頻電源下啟動電機。并設(shè)計機械連鎖裝置，放置誤操作[4]。

原始設(shè)計的引風機是采用工頻直接啟動，以額定轉(zhuǎn)速，并聯(lián)或一用一備運行，在額定轉(zhuǎn)速運行的前提下，通過調(diào)整風門開度來調(diào)節(jié)風量，調(diào)節(jié)風壓以滿足機組運行需要。但變頻選擇一拖一的改造方式，在變頻后風機出口常開狀態(tài)，風壓可通過改變風機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。同時還有相應(yīng)大的控制部分改造，包括風壓調(diào)節(jié)改造、保護功能改造、順序功能改造等才能達到想要的效果。進過一系列的改造后，得到具體的節(jié)能效果如下表所示：

其中單位發(fā)電量內(nèi)電機耗電率是以風機量與機組負荷之比來表示的，電機節(jié)電率以工頻消耗功率與變頻消耗功率之差再與工頻消耗功率作比表示。按火電機組全年發(fā)電時間為240天來計算，風機的端電壓取6.20kV，以0.51元/kW為例來計算，發(fā)現(xiàn)每年可節(jié)約人民幣約110.3萬元，不但提高了資源的利用率，降低了對環(huán)境的污染，同時產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益，同時可以看到風機在高負荷下的高頻運行功耗明顯低于風機在低頻下運行的功耗。該變頻改造也帶來了其它間接受益，主要是電機啟動時的沖擊電流大大減少、延長了設(shè)備的壽命和降低設(shè)備噪聲。

4 結(jié)語

隨著近年來人們環(huán)保意識的提高，電廠作為重要的耗電大戶，對其進行相應(yīng)的節(jié)能改造也提上了日程。火電廠作為重要的發(fā)電場所，不僅產(chǎn)生電能，同時也消耗著電能，傳統(tǒng)的節(jié)能方式存在一系列問題，故試圖采用新型的變頻調(diào)節(jié)方式對其內(nèi)部輔機進行節(jié)能改造。本文以火電廠高壓輔機中的1800kW/6kV的一次風機為例，對其進行節(jié)能改造，取得了不錯的經(jīng)濟效益，說明在火電廠中對高壓輔機進行改造擁有一定的應(yīng)用前景，為其它電廠的節(jié)能改造提供了新的思路。

參考文獻

[1]竺偉.高壓變頻器在火電廠輔機的應(yīng)用[J].變頻器世界，2006（08）：94-97+78.

[2]潘憶南，金文俊，高峰，姚遠.高壓變頻運行新技術(shù)在火電廠輔機上的應(yīng)用[J].黑龍江電力，2009，31（05）：393-397.

[3]馮英.火電廠輔機變頻改造可行性研究[D].貴州大學，2009.

[4]孫濤. 現(xiàn)代火力發(fā)電廠高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].合肥工業(yè)大學，2009.