深圳市英威騰電氣股份有限公司  技術支持部

 

摘  要：本文針對電力行業300MW機(ji)組(zu)主(zhu)輔(fu)助(zhu)設(she)備(bei)的(de)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)改(gai)造(zao)應(ying)用(yong)
，提(ti)出(chu)了(le)完(wan)整(zheng)的(de)係(xi)統(tong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。對(dui)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)在(zai)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)改(gai)造(zao)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)及(ji)取(qu)得(de)的(de)良(liang)好(hao)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)進(jin)行(xing)了(le)分(fen)析(xi)論(lun)證(zheng)。

關鍵詞：300MW機組  主輔助設備   風機水泵  高壓變頻器  節能改造

 

一、引言

 

火力發電廠是一個能源轉化的工廠。它把煤、油等一次能源——化學能，轉化成通用性廣、效率高的二次能源－電能。產品(電能)無法儲存，發電、供電和用電同時完成，而且要求速度快、質量高。

火力發電機組是由鍋爐、汽輪機和發電機三大主機及其眾多輔助設備組成。鍋爐的任務是生產蒸汽，即把煤

、油等燃料的化學能轉化成具有一定壓力和溫度的蒸汽的熱能；汽輪機把蒸汽的熱能轉化成機械能；而發電機則把機械能轉化成電廠的最終產品－電能。

電力行業是高壓變頻器產品重要的應用領域，對電力行業機組主輔助設備的變頻技術適用性研究表明：每台機組當中主要有七類設備可以實現變頻應用，粗略估計，一般每單位機組需要配置變頻器13台。據統計
，我國火力發電廠中使用的送風機、引風機、給水泵
、循環水泵和灰漿泵等風機和水泵的配套電動機總容量達15000MW，年總用電量達520億kWh，占全國火電發電量的5％～8％。

目mu前qian我wo國guo火huo電dian廠chang風feng機ji和he水shui泵beng基ji本ben上shang都dou采cai用yong定ding速su驅qu動dong。這zhe種zhong定ding速su驅qu動dong的de風feng機ji采cai用yong入ru口kou風feng門men
，水shui泵beng采cai用yong出chu口kou閥fa門men調tiao節jie流liu量liang，都dou存cun在zai嚴yan重zhong的de節jie流liu損sun耗hao。尤you其qi在zai機ji組zu變bian負fu荷he運yun行xing時shi
，由you於yu風feng機ji和he水shui泵beng的de運yun行xing偏pian離li高gao效xiao率lv點dian，使shi運yun行xing效xiao率lv降jiang低di。現xian有you調tiao節jie流liu量liang的de方fang法fa不bu改gai變bian電dian機ji的de轉zhuan速su，因yin此ci電dian機ji消xiao耗hao的de功gong率lv不bu變bian，而er且qie造zao成cheng管guan網wang壓ya力li過guo大da，不bu利li於yu管guan網wang安an全quan
、穩wen定ding運yun行xing。若ruo使shi用yong變bian頻pin器qi對dui電dian機ji進jin行xing調tiao速su

，達da到dao用yong戶hu期qi望wang的de流liu量liang，則ze可ke以yi節jie約yue大da量liang電dian能neng。發fa電dian廠chang輔fu機ji電dian動dong機ji的de有you效xiao調tiao速su運yun行xing，直zhi接jie關guan係xi到dao電dian廠chang效xiao益yi的de高gao低di。

 

二、電力機組主輔助設備變頻改造及工藝介紹

 

1.       鍋爐風機變頻改造情況概述

電(dian)站(zhan)鍋(guo)爐(lu)風(feng)機(ji)的(de)風(feng)量(liang)與(yu)風(feng)壓(ya)裕(yu)度(du)以(yi)及(ji)機(ji)組(zu)的(de)調(tiao)峰(feng)運(yun)行(xing)導(dao)致(zhi)風(feng)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)點(dian)與(yu)設(she)計(ji)高(gao)效(xiao)點(dian)相(xiang)偏(pian)離(li)，從(cong)而(er)使(shi)風(feng)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)大(da)幅(fu)度(du)下(xia)降(jiang)。據(ju)統(tong)計(ji)
，一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)，采(cai)用(yong)風(feng)門(men)調(tiao)節(jie)的(de)風(feng)量(liang)的(de)風(feng)機(ji)，運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)點(dian)與(yu)設(she)計(ji)點(dian)兩(liang)者(zhe)偏(pian)離(li)10%時
，風機效率下降8%左右
；偏離20%時，風機效率下降20%左右

；而偏離30%時，風機效率則下降30%以(yi)上(shang)，對(dui)於(yu)采(cai)用(yong)進(jin)口(kou)風(feng)門(men)調(tiao)節(jie)風(feng)量(liang)的(de)風(feng)機(ji)
，這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)損(sun)失(shi)。可(ke)見(jian)，引(yin)風(feng)機(ji)的(de)用(yong)電(dian)量(liang)中(zhong)
，有(you)很(hen)大(da)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)是(shi)被(bei)調(tiao)節(jie)門(men)消(xiao)耗(hao)掉(diao)的(de)。因(yin)此(ci)，改(gai)進(jin)風(feng)機(ji)的(de)調(tiao)節(jie)方(fang)式(shi)是(shi)提(ti)高(gao)風(feng)機(ji)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)，降(jiang)低(di)風(feng)機(ji)耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)途(tu)徑(jing)。如(ru)果(guo)在(zai)風(feng)機(ji)上(shang)加(jia)裝(zhuang)目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)已(yi)經(jing)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)的(de)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)，對(dui)風(feng)機(ji)電(dian)動(dong)機(ji)進(jin)行(xing)調(tiao)速(su)控(kong)製(zhi)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)對(dui)風(feng)量(liang)的(de)調(tiao)節(jie)以(yi)滿(man)足(zu)鍋(guo)爐(lu)負(fu)荷(he)的(de)變(bian)化(hua)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)能(neng)將(jiang)風(feng)門(men)調(tiao)節(jie)中(zhong)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)失(shi)節(jie)約(yue)下(xia)來(lai)。

 

2.       鍋爐風機工藝介紹

2.1    引風機

引風機是熱電廠的鍋爐生產工藝中重要的輔機。引風機輸送的介質是煙氣
，最高溫度一般不得超過250度。鍋爐結構複雜，還有煙氣的除塵、脫硫設備，煙氣阻力較大
，利用引風機排煙才能排除煙氣，同時引風機也是保證鍋爐燃燒室產生的負壓重要設備。

2.2    送風機

為了滿足煤完全燃燒，通過送風機(包括一、二次風機)供給煤粉燃燒時所需要的空氣量。一次風進入爐膛底部風室，一次風道上還並聯有風道點火器；二次風直接經爐膛上部的二次風箱分兩層入爐膛。在整個煙風係統中均設有調節擋板，以便在運行和啟停爐期間運行調節控製。

2.3    排粉機

meifenyourekongqijiarehoujingpaifenjisongruguolu。paifenjishizhifenxitongzhongqifenhunhewuliudongdedonglilaiyuan，kaotakefuliudongguochengzhongdezuli
，wanchengmeifendeqilishusong。zaizhichuishizhifenxitong、中(zhong)間(jian)儲(chu)倉(cang)式(shi)乏(fa)氣(qi)送(song)粉(fen)係(xi)統(tong)中(zhong)，排(pai)粉(fen)機(ji)還(hai)起(qi)一(yi)次(ci)風(feng)機(ji)作(zuo)用(yong)
，靠(kao)它(ta)產(chan)生(sheng)的(de)壓(ya)力(li)將(jiang)煤(mei)粉(fen)氣(qi)流(liu)吹(chui)送(song)到(dao)爐(lu)膛(tang)。製(zhi)粉(fen)係(xi)統(tong)的(de)排(pai)粉(fen)機(ji)采(cai)用(yong)入(ru)口(kou)擋(dang)板(ban)調(tiao)節(jie)，並(bing)且(qie)為(wei)減(jian)小(xiao)三(san)次(ci)風(feng)量(liang)，排(pai)粉(fen)機(ji)入(ru)口(kou)管(guan)道(dao)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)小(xiao)擋(dang)板(ban)來(lai)調(tiao)節(jie)風(feng)量(liang)，浪(lang)費(fei)了(le)大(da)量(liang)的(de)電(dian)能(neng)。為(wei)降(jiang)低(di)能(neng)耗(hao)，排(pai)粉(fen)風(feng)機(ji)在(zai)製(zhi)粉(fen)係(xi)統(tong)中(zhong)裝(zhuang)於(yu)球(qiu)磨(mo)機(ji)，粗(cu)粉(fen)分(fen)離(li)器(qi)
、xifenfenliqizhihou
，baozhengyuanmeizaiqiumojineitonglaizikongqiyureqiderefenghepaifenjichukoudezaixunhuanfenghunhe，jiangyuanmeiganzao，bingyanmochengmeifen，ermeifensuipaifengjisuochanshengdefuyaqiliu，jingxifenfenliqibafeng、粉分開，煤粉落入煤粉倉中貯存，剩餘氣體內含有5～10%的風
、粉fen混hun合he物wu，經jing排pai粉fen風feng機ji出chu口kou作zuo為wei三san次ci風feng送song入ru爐lu膛tang或huo排pai入ru一yi次ci風feng箱xiang作zuo為wei一yi次ci風feng與yu給gei粉fen機ji落luo下xia的de煤mei粉fen混hun合he送song入ru爐lu膛tang。通tong過guo上shang述shu流liu程cheng介jie紹shao我wo們men可ke以yi看kan出chu
，在zai製zhi粉fen係xi統tong中zhong排pai粉fen機ji主zhu要yao為wei製zhi粉fen係xi統tong提ti供gong負fu壓ya。在zai對dui排pai粉fen機ji進jin行xing變bian頻pin改gai造zao後hou通tong過guo將jiang排pai粉fen機ji入ru口kou風feng門men全quan開kai，同tong時shi適shi當dang調tiao節jie出chu口kou風feng門men
，完wan全quan可ke以yi滿man足zu為wei製zhi粉fen係xi統tong提ti供gong負fu壓ya的de需xu要yao並bing且qie不bu對dui三san次ci風feng造zao成cheng影ying響xiang。

 

三、鍋爐相關水泵工藝介紹

3.1    鍋爐給水泵

給(gei)水(shui)泵(beng)的(de)任(ren)務(wu)是(shi)將(jiang)除(chu)氧(yang)器(qi)貯(zhu)水(shui)箱(xiang)內(nei)的(de)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)的(de)給(gei)水(shui)
，通(tong)過(guo)給(gei)水(shui)泵(beng)產(chan)生(sheng)足(zu)夠(gou)的(de)壓(ya)力(li)打(da)入(ru)汽(qi)包(bao)，汽(qi)包(bao)內(nei)汽(qi)液(ye)分(fen)離(li)，水(shui)送(song)入(ru)熱(re)鍋(guo)爐(lu)，在(zai)鍋(guo)爐(lu)環(huan)冷(leng)壁(bi)中(zhong)加(jia)熱(re)產(chan)生(sheng)蒸(zheng)汽(qi)後(hou)進(jin)入(ru)蒸(zheng)汽(qi)輪(lun)機(ji)作(zuo)功(gong)，帶(dai)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)發(fa)電(dian)。根(gen)據(ju)電(dian)能(neng)生(sheng)產(chan)的(de)特(te)點(dian)和(he)熱(re)鍋(guo)爐(lu)運(yun)行(xing)的(de)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，給(gei)水(shui)泵(beng)必(bi)須(xu)連(lian)續(xu)不(bu)斷(duan)地(di)運(yun)行(xing)。這(zhe)不(bu)僅(jin)關(guan)係(xi)到(dao)正(zheng)常(chang)發(fa)電(dian)，而(er)且(qie)也(ye)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)鍋(guo)爐(lu)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)。因(yin)此(ci)，鍋(guo)爐(lu)給(gei)水(shui)泵(beng)在(zai)發(fa)電(dian)廠(chang)是(shi)最(zui)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)水(shui)泵(beng)，號(hao)稱(cheng)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)的(de)心(xin)髒(zang)。給(gei)水(shui)泵(beng)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)如(ru)下(xia)圖(tu)1所示：

 

圖1 水泵工藝流程圖

目前由於現場大部分鍋爐給水泵均采用閥門來調節流量、壓力等參數來滿足鍋爐運行所需給水的需要, 在這種調節方式下，係統主要存在的幾個問題：

 

1)    采用給水泵定速運行，閥門調整節流損失大
、出口壓力高

、管損嚴重、係統效率低，造成能源的浪費。　　

2)    當流量降低閥位開度減小時，調整閥前後壓差增加工作安全特性變壞
，壓力損失嚴重，造成能耗增加。　　

3)    長期的40～70％閥門開度

，加速閥體自身磨損，導致閥門控製特性變差。　

4)    管網壓力過高威脅係統設備密封性能，嚴重時導致閥門泄漏
，不能關嚴等情況發生。　

5)    設備使用壽命短、日常維護量大

，維修成本高
，造成各種資源的極大浪費。

解決上述問題的重要手段之一是采用變頻調速控製技術。利用高壓變頻器對給水泵電機進行變頻控製，實現給水流量的變負荷調節。這樣，不僅解決了控製閥調節線性度差、純滯延大等難以控製的缺點，而且提高了係統運行的可靠性；gengzhongyaodeshijianxiaoleyintiaojiefamenkongkoubianhuazaochengdeyaliusunshi
，jianqinglekongzhifademosun，jiangdilexitongduiguanlumifengxingnengdepohuai，yanchangshebeideshiyongshouming，weihuliangjianxiao，gaishanlexitongdejingjixing
，jieyuenengyuan
，weijiangdidianchangchangyongdianlvtigonglelianghaodetujing。

 

3.1    鍋爐凝結水泵

汽輪機做功後的尾氣大部分蒸氣被凝結器循環冷卻水冷凝成水，凝結水進入熱井中
，由凝結泵（兩用一備）抽出，經軸封冷卻器和水位自動調整裝置後，一部分通過低壓加熱器經過加熱後送至除氧器；另一部分通過再循環調節閥回到熱井中
，保證熱井液位。凝結水泵工藝流程圖如下圖2所示：

 

灰漿泵是根據前池液麵的高度決定啟、停電機。這樣就存在兩方麵問題:一方麵為了適應生產工藝要求，需要每天根據前池液位和衝灰管的需要不斷切換、啟停電機，前池液位高度得不到很好控製，而且頻繁工頻啟動電機對電機造成很大衝擊。灰漿泵工藝流程圖如下圖3所示：

 

進行變頻節能應用的設備統計情況如下表1所示。

 

根據山西某發電廠一期一台300MW機組主輔助設備的現場的額定參數和實際運行工況，再結合英威騰公司CHH100係列高壓變頻器在其它工程地應用情況，我公司所配置變頻器如下表2：

 

4.2.1           變頻器旁路切換控製方式

根據現場的額定參數和實際運行工況
，再結合我公司的CHH100係列高壓變頻器在其它工程應用情況

，我方提供的CHH100變頻器的旁路係統采用一拖一自動方案

，變頻器具有轉速跟蹤功能
，變頻與工頻能夠自動切換，其一次係統如下圖所示：

 

考慮管網阻力損失等因素的影響
，理論上綜合平均節能值在15%以上。按照節能15%和電價0.55元/度算計
，每天24個小時不間斷運行,年運行330天計算


，相關數據統計如下表3：