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華電烏達熱電廠一期2X150MW熱電技改工程是原國家經(jīng)貿(mào)委批復的“國家雙高一優(yōu)，以大帶小，熱電聯(lián)產(chǎn)”項目選用由無錫華光鍋爐股份有限公司制造的蒸汽流量為480t/h的超高壓再熱CFB循環(huán)流化床鍋爐，可燃燒矸石等劣質(zhì)煤種，通過石灰石脫硫，具有環(huán)保、清潔的優(yōu)勢，12機組自投產(chǎn)發(fā)電以來，創(chuàng)造了比較好的經(jīng)濟效益。

　　1引風機及液粘調(diào)速器引風機是火電廠重要的輔助設備之一，它將鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)除塵裝置后排向煙道，用來調(diào)整鍋爐爐膛負壓。

　　華電烏達熱電公司選用的鍋爐采用超高壓參數(shù)中間再熱機組方案設計，與150MW等級汽輪發(fā)電機組相匹配，可配合汽輪機定壓（滑壓）啟動和運行，蒸發(fā)量為480t/h過熱器出口溫度為540工每臺鍋爐裝有2臺引風機。

　　引風機電機參數(shù)。

　　電機型號電機功率/kW額定電壓/kV額定電流/A功率因數(shù)額定轉速/（rmin轉速比祝調(diào)節(jié)方式輸入轉速/（rmn輸出轉速要求/（rmn液粘調(diào)速器參數(shù)。

　　型號額定扭矩パN.m）輸入轉速/（rmn表1引風機存在問題序號引風機存在問題是否主要原因1液粘調(diào)速故障率高，平均故障率達到每日1次是2電機轉速快、振動大、噪音大。機械磨損大是3電機軸承溫度篼絕緣不良，是4液粘調(diào)速器故障頻繁，引風機漏油嚴重，平均每月需加100kg潤滑油是5調(diào)節(jié)閥門需要不斷調(diào)整開、關狀態(tài)否6調(diào)節(jié)閥門開、關頻繁造成閥門損壞否7操作方法不當，導致閥門等設備損壞否8協(xié)調(diào)能力差，導致故障不能及時解決否要2引風機改造的必要性改造前，引風機的轉速是通過液粘調(diào)速器進行調(diào)整，而風量是通過調(diào)節(jié)風機入口擋板開度來實現(xiàn)，雖然己經(jīng)采用了高效離心風機，但實際運行效率并不高，主要有4個原因。

　　隨著發(fā)電機發(fā)電負荷的變化，鍋爐的送風量、引風量也相應變化，而引風機出力調(diào)整是通過調(diào)節(jié)風機入口擋板開度來實現(xiàn)的，這樣就會導致節(jié)流損失嚴重。

　　異步電動機在啟動時啟動電流一般達到電機額定電流的8~10倍，對廠用電形成很大沖擊。

　　強大的沖擊轉矩對電機和風機的使用壽命存在很大的影響。

　　液粘調(diào)速器的各種弊端也是引風機耗能大的一個重要因素。

　　液粘調(diào)速器是一種以液體為介質(zhì)，靠液體動量矩的變化傳遞能量的裝置，工作時是通過一導管調(diào)整工作腔的充液量，從而改變傳遞扭矩和輸出轉速來滿足工況要求111.因此，對工作腔及供油系統(tǒng)需經(jīng)常維護及檢修。液粘調(diào)速器調(diào)速屬耗能型調(diào)速方式，在調(diào)速范圍較大時，產(chǎn)生機械損耗和轉差損耗，消耗能量，效率較低，節(jié)能效果一般。

　　液粘調(diào)速器故障時，無法再用其他方式使其拖動的風機運行，必須停電檢修。采用液粘調(diào)速器時，在低速向高速運行過程中，延遲性較明顯，不能快速響應，此時的電流較大，易引起跳閘，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。液粘調(diào)速器本身控制精度差，調(diào)速范圍窄通常在40% ~90%之間）。在高速運行時，液粘調(diào)速器有丟轉現(xiàn)象，嚴重時會影響工作的正常進行。

　　由此可見，若繼續(xù)使用液粘調(diào)速器，將制約電廠實現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、加企業(yè)競爭力的目的。所以，有必要對引風機進行節(jié)能和調(diào)節(jié)性能的改造，滿足機組整體調(diào)節(jié)性能的需要。

　　3分析原因鍋爐引風機存在問題見表1鍋爐引風機運行數(shù)據(jù)：145MW負荷下風門開度為60%，電機電流為110A.可以看出，由于風機電動機設計有一定裕度，且風機風門開度較小，亦有較大裕量，因此，正常生產(chǎn)過程中，風門擋板兩側必定形成較大的風壓差，造成較大損失。

　　通過對引風機存在問題的調(diào)查與運行數(shù)據(jù)分析決定拆除引風機液粘調(diào)速裝置。

　　4改造過程變頻器是在不改變電機原有性能的前提下，根據(jù)負荷的大小來改變電機的供電頻率和電壓，以實現(xiàn)電機轉速的調(diào)節(jié)，達到節(jié)能的目的。

　　采用高壓變頻器對引風機的電動機進行轉速調(diào)節(jié)，使引風機的擋板全開，從而改變轉速來調(diào)節(jié)風量，使風機擋板內(nèi)外風壓基本一致。將原來定速運行的截流損耗及高速風壓損耗降到最低，使引風機在長期運行中的用電量大比例地減小，使發(fā)電機組的噸煤耗電量下降，進而提高發(fā)電機組的噸煤發(fā)電比。

　　41高壓變頻節(jié)電原因由于設備設計余量大而導致的“大馬拉小車”現(xiàn)象121、電機定速旋轉不可調(diào)節(jié)等原因，導致資源浪費很大，而變頻調(diào)節(jié)徹底解決了這一問題。

　　由于負載擋板或閥門調(diào)節(jié)導致的大量節(jié)流損失，變頻改造后也不再存在。

　?。?）異步電動機功率因數(shù)由變頻前的0. 85左右變成變頻后的095以上。

　　42變頻器改造方案（）變頻器有較高可靠性，長期運行無故障。

　　（2）變頻器有旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，可使電機切換到工頻運行。

　　具有邏輯控制能力，可以自動按照吹氧周期升降速。

　　有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，讓風機不喘振。

　　43變頻器的可靠性設計變頻器本體在設計上從以下幾方面保障變頻器的可靠運行：變壓器采用干式變壓器并配置自控風冷；采用功率單元串聯(lián)技術，用成熟的低壓變頻技術實現(xiàn)高壓變頻輸出；采用特制的絕緣型材及板材，充分保證絕緣要求；脈寬調(diào)制波形發(fā)生器采用FPGA硬件生成，避免了軟件死機的缺陷；功率單元采用單元故障旁路措施，大大提高變頻器的整體可靠性；控制與功率單元間采用光纖通訊，可靠性及抗干擾性大大提高；邏輯控制采用西門子PDC及觸摸屏，極大提高了工作可靠性；控制回路電源采用雙電源，其中一路取自變頻器主回路，可自動切換；單元柜采用獨特的并聯(lián)風道，配以德國原裝進口風機。

　　44改造后鍋爐引風機變頻系統(tǒng)改造后的引風機變頻調(diào)速系統(tǒng)采用交一直一交、高一高方式，輸入側直接接6kV電壓等級的電源，輸出連接6kV異步電動機，―HVF系列高壓變頻器柜由功率單元柜（含控制柜）、變壓器柜、進線柜3部分組成。

　　此次改造對引風機進行變頻改造，每臺風機新增1臺高壓變頻器，共配置2臺變頻器，將變頻器接入到原有的風機電機與高壓開關柜中。在正常情況下，每臺變頻器拖動單臺風機電機運行。為改造后的鍋爐引風機變頻系統(tǒng)圖。圖中QF保留用戶原高壓進線開關柜，QSj，QQS3與變頻器配套供貨。進線柜的QS！，QS2機械互鎖、防止誤操作。6kV電源經(jīng)變頻裝置輸入刀閘Q3到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線刀閘QS送至電動機；6kV電源還可經(jīng)旁路刀閘QS直接啟動電動機。進出線刀閘和旁路刀閘的作用是：一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，即可馬上斷開進出線刀閘QS，將變頻裝置隔離，手動合旁路刀閘QS，在工頻電源下啟動電機運行。

　　正常時，在控制室通過調(diào)節(jié)高壓變頻器的目標給定頻率通過4~20mA信號輸出到高壓變頻器）來調(diào)節(jié)風量。

　　異常時，即變頻器出現(xiàn)故障而又無法自動排除時，變頻器自動跳機。如為自動工頻切換，則變頻器內(nèi)的操作為：QS分真空接觸器，QS自動合真空接觸器，變頻器轉為工頻運行；如為手動工頻切換，則QS分閘后，送一跳閘信號至開關柜斷路器使DL聯(lián)鎖跳閘，同時輸出一故障信號至控制室。

　　46變頻改造前后對比引風機改用變頻調(diào)速后，在降低風機轉速運行的同時，噪音也大幅度降低，同時消除了因調(diào)節(jié)擋板控制風量而造成的管網(wǎng)內(nèi)氣流紊亂、風量調(diào)節(jié)不準確以及管網(wǎng)振動和爐膛燃燒不穩(wěn)等缺陷。

　　使用高壓變頻器后，風機擋板不需要頻繁調(diào)整，擋板開度保持在一個比較大的范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率改變電機的轉速，達到調(diào)節(jié)風量的目的，滿足運行工況的要求。

　　由于變頻調(diào)速驅動系統(tǒng)本身具有軟啟動功能，使引風機實現(xiàn)軟啟動，避免了由于電動機直接啟動引起的電網(wǎng)沖擊和機械沖擊，從而可以防止與此有關的一系列事故的發(fā)生。

　　變頻調(diào)速改造后，由于對電機實現(xiàn)真正的軟啟動，對電機、擋板、高壓開關、軸承等設備以及電網(wǎng)的啟動沖擊大大減少，它們的使用壽命得以延長，也大幅度節(jié)省這些設備的維護費用。

　　以上進線柜刀閘與變頻裝置配套供貨ElecfronicPublishi足了電廠峰荷動態(tài)調(diào)節(jié)的需要hi并且與pcc系統(tǒng)實bookmark2變頻器高精度寬范圍的無級調(diào)速功能，全面滿現(xiàn)真正的無縫連接。

　　47變頻器系統(tǒng)組成高壓變頻器系統(tǒng)由4部分組成，分別是高壓開關柜、變壓器柜、單元柜及控制柜。

　　高壓開關柜的主要功能為電源的進線、出線以及工頻旁路，它主要由3個高壓刀閘以及輸出側的電壓霍爾傳感器、電流霍爾傳感器組成。

　　風機部分由冷卻風機和相關風機電機組成。這部分在變壓器柜的上方，室內(nèi)空氣從進氣口進入單元柜，經(jīng)過單元使其冷卻，最后吸進風機部分，從柜頂排出。由于風機的運行，在距變頻器1m處的標稱加權聲級可能超過70dB.變壓器柜裝有向輸出單元提供三相電壓的輸入移相變壓器；變壓器二次側有各單元輸入電纜的連接點；變壓器柜內(nèi)裝有溫度監(jiān)測設備及冷卻風機。

　　單元柜每相輸出安裝有9個單元何包含2個冗余單元選件）每相的輸出電壓為單元的串聯(lián)電壓。斷開每個單元的三相輸入電源、2路輸出連接、光纜插頭和固定螺栓后可將其與柜體分離并拆下；所有單元的機械和電氣參數(shù)均一致，可以方便地進行互換；每個單元有獨立的控制板，通過光纜構成隔離通訊鏈與系統(tǒng)通訊。

　　功率單元柜每相輸出安裝有6個功率單元，每相的輸出電壓為單元的串聯(lián)電壓。獨立的輸出單元安裝在單元柜內(nèi)；所有單元的機械和電氣參數(shù)均相同；每個單元有獨立的控制板用來與系統(tǒng)通過光纖進行通訊。

　　8變頻器控制特性變頻器在DCS畫面控制時，為了保障引風機電機的正常散熱，變頻器內(nèi)部設定了最低運轉頻率，一般頻率下限為20H即當給定頻率低于20Hz時，變頻器自動識別為20H當給定頻率高于20Hz時，變頻器按給定頻率調(diào)節(jié)轉速。

　　采用36脈沖整流，輸出每相6個功率單元串聯(lián)，三相共18個功率單元。

　　獨立的輸出單元安裝在功率單元柜內(nèi)；所有功率單元的機械和電氣參數(shù)均相同；每個單元包含獨立的控制板用來與系統(tǒng)通過光纖進行通訊。

　　5改造后的收益1直接經(jīng)濟效益經(jīng)計算，工頻條件下耗電量：1機發(fā)電量平均為145萬M.h的2臺引風機平均每小時耗電量均為14 5萬腿。h的2臺引風機平均每小時耗電量為14401Wh經(jīng)過對比后：平均每小時的節(jié)電量480kWh年節(jié)電量3456000M.h（年正常運行時間按300d計算）若電價為024元八腿。h）則年節(jié)電收益82944萬元。實施所產(chǎn)生的直接費用即引風機變頻改造費用為197萬元，則收回成本所需時間為238年，3年內(nèi)即可收回投資成本。

　　52其他間接收益高壓變頻器卓越的軟啟動/亭止功能（可以零轉速啟動）減小了啟動沖擊電流對電動機和電網(wǎng)的沖擊，減小了電機故障，延長了電機的檢修周期和使用壽命；同時還避免了沖擊負荷對電網(wǎng)的不利影響。

　　變頻改造后原調(diào)節(jié)閥門全開，不需要再作任何調(diào)節(jié)，可延長閥門使用壽命，減少檢修維護費用。

　　變頻改造后，原液力偶合器取消，節(jié)省了液力偶合器的維護費用。

　　高壓變頻器特有的平滑調(diào)節(jié)以及引風機電機的轉速降低，減少了風機及電機的機械磨損，降低了軸承、軸瓦的溫度，減少了檢修費用，延長了設備的使用壽命。

　　采用自動控制，進一步提高了設備運行控制和系統(tǒng)運行管理的自動化水平，從而真正實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，大大強了運行的安全可靠性。

　　變頻器對電機的保護功能齊全，大大提高了電機運行的安全穩(wěn)定運行。

　　6應用推廣火力發(fā)電廠輔機很多，大部分廠用電量都是消耗在這些輔機上，降低了每臺輔機的單耗就達到了節(jié)能降耗的目的。華電烏達熱電廠引風機加裝變頻調(diào)速裝置改造實施完成后，取得了明顯的節(jié)電效果，并獲得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

責任編輯：任江強