电厂风机节能改造管理

2024-05-05

电厂风机节能改造管理（精选六篇）

电厂风机节能改造管理篇1

河北大唐王滩发电厂一期工程为2×600 MW机组, 锅炉为HG-2030/17.5-YM型亚临界参数、控制循环、单炉膛∏型布置、一次中间再热、平衡通风、全钢构架悬吊结构、半露天布置、固态排渣、采用四角切圆燃烧方式的汽包炉。每台锅炉配置2台上海鼓风机厂生产的动叶可调轴流式一次风机、2台动叶可调轴流式送风机、2台三分仓回转容克式空气预热器。2台静叶可调轴流式引风机由成都电力机械厂生产。

该机组于 2005年投入生产运行, 在额定负荷运行时, 发现锅炉吸风机裕量过大, 经常发生喘振现象。在低负荷运行时, 运行点处于该型风机失速区附近, 该吸风机严重影响机组日常安全稳定运行。对此, 2007年3月华北电力科学研究院对该锅炉吸风机进行性能测试, 并提出了相应的改造方案。

2 锅炉吸风机存在的问题

该锅炉吸风机投入运行后, 该锅炉2台吸风机在日常运行中曾多次发生抢风现象, 2台吸风机并列运行时匹配较差, 1号吸风机运行中出力明显高于2号吸风机。

2.1 吸风机选型裕量偏大

1号炉吸风机在额度负荷运行时, 吸风机实测入口流量为498 m3/s和496 m3/s, 与吸风机设计入口流量488 m3/s接近。而吸风机设计全压为4 143 Pa, 实测吸风机试验时全压为3 199 Pa和3 138 Pa。吸风机设计电动机输入功率2 332 kW, 试验时实测电动机功率为2 376 kW和2 304 kW。吸风机设计全压效率85.4%, 实测吸风机全压效率为69.12%和69.53%。吸风机实测试验参数与设计参数偏差主要反映在吸风机全压上, 设计吸风机全压高于试验时实测吸风机全压1 000 Pa, 影响吸风机运行效率。

2.2 吸风机运行经济性差

机组在额度负荷运行时, 吸风机参数选型偏大, 造成吸风机运行效率偏低, 严重影响吸风机运行经济性, 尤其是在机组低负荷运行时问题更突出, 机组运行负荷由高逐步调至低负荷时, 吸风机运行经济性随着机组负荷是不断变化的, 机组负荷越低, 吸风机运行经济性越差。

2.3 吸风机运行稳定性差

吸风机选型偏大后, 吸风机实际运行偏离设计运行工作点, 两台吸风机并列运行时容易发生抢风现象, 尤其是在机组低负荷运行时问题更明显。

3 改造方案论证

根据该厂锅炉吸风机目前运行中出现的问题, 提出了解决该锅炉吸风机节能改造方案。

3.1 备选方案

a.重新选型, 更改现有吸风机型号。

b.风机入口静叶调整改为动叶调整。

c.电机改为变频调速方式。

d.液力偶合器调速方式。

3.2 方案比较

3.1中a投资较少, 因设备基础及接口等问题, 与系统连接有困难。

3.1中b改造工作量大, 风机机械电热部分要全部更换, 基础也要重新做, 施工周期长, 投资大, 吸风机叶片轮毂磨损、腐蚀较快, 对烟气含尘量的适应性差, 可靠性低, 增加了维护检修成本, 改造后可使风机效率显著提高[1]。

3.1中c变频装置节能效果好, 功率因数高;变频装置安装方便, 电机和负荷不动, 将其加入电源侧;变频运行精度高, 可以实现精确调节, 速度由输出频率限定, 当负荷出现波动时, 转速不变;变频调速维护费用低, 在设备正常运行时无消耗品;变频装置改造周期短;变频调速装置价格昂贵, 设备占地面积较大, 且变频调速操作复杂, 需要对操作人员进行专门的培训。

3.1中d液力耦合器是一种以液体为介质, 靠液体动量变化来传递功率的装置, 操作简单价格低廉。其节能效果不理想, 在低速时, 有近3/4的能量被浪费, 大容量的设备还需添加水冷系统。液力耦合须装在电机和负荷中间, 在安装时须将电机移位才能安装, 出现问题后, 必需停机维修。液力耦合器是靠油量和负荷的拉动调速, 调速精度低, 当负荷变化时, 转速随之变化, 在运行一定时间后, 还需对液压油进行更换[2]。

4 经济效益分析

变频器的节能原理如下。

风机和泵的电动机的轴功率P与风量Q、扬程H之间的关系:P正比于Q×H, 当流量由Q1变化到Q2时, 电动机的转速为n1、n2 , 此时Q、H、P相对于转速的关系见式 (1) 、式 (2) :

Q2=Q1×n2/n1 (1)

H2=H1× (n2/n1) 2 (2)

而电动机的轴功率P与转速n1、n2的关系

P2=P1× (n2/n1) 3 (3)

由上式可以看出, 风机和泵的电动机轴功率与转速的3次方成正比[3]。

采用变频调速的节能效果是十分明显的, 且调速性能优越。电动机的转速可以按风量的实际需要进行调节, 风机挡板全部打开, 避免了气流通过时产生的扰动、燃烧不稳定及管道振动等问题。变频调速后可以实现电动机的软启动, 使电动机轴、联轴器及其它部件的机械应力大幅度下降, 延长了电动机的寿命, 减少了运行维护费用。

此外, 改变频调速后的吸风机运行电流和电压明显低于未改变频调速的, 且在发电机组的不同运行参数下, 改变频调速的发电机电流和电压在调速过程中是按V/f为常数的原则变化的, 可以节省大量电能。而未改变频调速的电机运行参数, 在全日不同负荷下的参数变化是通过挡板调节的, 其变化相当微小, 功率损失大。

5 结论

在600 MW额定工况下, 单侧风机改造后, 电流由改造前360 A降为180 A, 轴功率由改造前1 814 kW降为907 kW。对吸风机电机进行变频改造, 能够大大提高风机的效率, 达到节能目的, 维护成本低, 变频器的可靠性高, 改造周期短, 利用大小修即可完成, 不影响正常生产。

参考文献

[1]许桂琴.600 MW燃煤机组吸风机选型的探讨[J].热机技术, 2003 (3) .

[2]彭哲言.液力偶合器在220 t/h锅炉吸风机上的应用[J].高桥石化, 16 (1) .

电厂风机节能改造管理篇2

关键词：风机,变频调速,节能计算

锅炉在选用与其配套的风机容量时, 均是按锅炉的最大蒸发量予以考虑, 且留有20%风压和20%流量的裕量。这就是说, 即使锅炉全载运行, 其风门开度也不会是100%, 最多仅能达到80%左右, 并且锅炉根据季节不同负荷量也会相应变化。此外, 风机在选用其配套电动机时, 也留有一定裕量。因而在锅炉的正常运行中, 其电动机总是处于不全载情况下运行。风机系统中流量的调节常采用改变挡板开度的方式, 因而在挡板上产生了附加压力损失, 浪费了大量能源。因此, 对锅炉风机的节能改造具有十分重要的经济意义。

下面以广东天乙集团发电厂A送风机为例, 阐述采用变频调速技术改造风机系统在节能方面的显著经济效益。

一、工况测量数据

以下数据为天乙集团发电厂锅炉送风机正常运行下的数据

二、变频调速的节能分析

1、变频调速节能原理

从流体力学的原理得知, 使用感应电动机驱动的风机类负载, 轴功率P与流量Q, 扬程H的关系为:P∝Q×H

当电动机的转速由n1变化到n2时, Q、H、P与转速的关系如下:

即, 流量与转速成正比, 扬程与转速的平方成正比, 轴功率与转速的立方成正比。所以当需要80%的额定流量时, 通过调节电机的转速至额定转速的80%, 即调节频率到40Hz即可, 这时所需功率将仅为原来的51.2%

如下图示, 从风机的扬程H流量Q曲线特性图来分析变频调速后的节能效果。

n1-代表电机在额定转速运行时的特性;

n2-代表电机降速运行在n2转速时的特性;

R1-代表风机类管路阻力较小时的管网特性;

R2-代表风机类管路阻力增大到某一数组时的管网特性。

风机类在管路特性曲线R1工作时, 工况点为A, 其流量扬程分别为Q1、H1, 此时风机所需的功率正比于H1与Q1的乘积, 即正比于AH1OQ1的面积。

假设由于工艺要求需减小流量Q2, 则:

若采用调节阀门的办法, 管网阻力将会增加, 管网特性曲线上移, 使风机的工况点移到R2上的B点, 扬程增大到H2, 这时风机所需的功率正比于H2与Q2的乘积, 即正比于BH2OQ2的面积。显然风机所需的功率增大了。这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大, 不利于节能, 是以高运行成本换取简单控制方式。

若采用变频调速控制方式, 风机转速由n1下降到n2, 这时管网特性并不发生改变, 但风机的速度特性曲线将下移, 因此其运行工况点由A点移到C点, 流量仍是Q2, 压力由H1降到H3, 这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积, 即正比于CH3OQ2的面积。

由图可见, 采用变频调速控制方式, 节能效果是很明显的。

2、A送风机节能效果计算

P额、H额、Q额、η额分别为风机的额定功率、额定功率下的量程、额定功率下的流量及额定功率下的效率;

P1、H1、Q1、η1分别为风机的工频运行功率、工频运行功率下的量程、工频运行功率下的流量及工频运行功率下的效率, 其中实测工频运行功率P1=135KW;

P2、H2、Q2分别为风机的调频运行功率、调频运行功率下的量程、调频运行功率下的流量;

根据调频改造后风量不变的原则, 有Q1=Q2

所以变频改造后风机平均功率为

其中, 变频装置的效率η取保守值0.96.

按一年工作330天ÁÁ, 每天ÂÆ2Ç4小时, 当地电价0.65元/KWh计算, 年节约电费约为: (135-51.08) ×330×24×0.65=43.2万元

三、变频改造电气控制原理

电动机应既可进行工频控制, 也可进行变频控制。工频与变频的切换既可手动, 也可自动, 下面是自动切换控制方式的电气原理图:

该原理图在设计中考虑:

1、刀闸K1、K2、K3、K4无机械闭锁功能, 只是在检修时由手动断开以形成明显的断开点, 确保工作人员的安全。在工频和变频运行状况下均处于闭合状态。

2、工频旁路接触器J3与变频进线接触器J1、变频出线接触器J2具备电气闭锁功能, 不能同时闭合。

3、在变频运行状况下, J1、J2闭合, J3断开。如需自动切换至工频运行, 此时先停止变频器输出, 跳闸用户系统母线电源开关, 再由电气控制依次断开J2、J1, 然后闭合J3使电机切换至工频侧, 再合开关柜高压开关, 使电机工频运行。

4、在工频旁路运行状况下J3闭合, J2、J1断开。如需自动切换至变频运行, 此时由电气线路控制先跳闸系统母线电源开关, 再断开J3, 然后依次闭合J2、J1, 再合高压开关, 启动变频器, 完成由工频旁路运行到变频运行的自动切换。

四、总结

电机采用变频器控制后, 还带来了其他附加好处:

1、提高网侧功率因数

原电机直接由工频驱动时, 满载时功率因数为0.8-0.9, 实际运行功率因数远低于额定值。采用高压变频调速系统后, 电源侧的功率因数可提高到0.97以上, 大大的减少无功功率的吸收, 进一步节约上游设备的运行费用。

2、降低设备运行与维护费用

采用变频调节后, 通过调节电机转速实现节能;转速降低, 主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻, 维护周期、设备运行寿命延长;变频改造后风门开度可达100%, 运行中不承受压力, 可显著减少风门的维护量。在使用变频器过程中, 只需定期对变频器除尘, 不用停机, 保证了生产的连续性。从实际改造情况看, 采用变频调速后, 运行与维护费用大大降低。

3、软启软停功能

采用高压变频改造后, 电机实现软启软停, 启动电流不超过电机额定电流1.2倍, 对电网无任何冲击, 电机使用寿命延长。在整个运行范围内, 电机可保证运行平稳, 损耗减小, 温升正常, 无任何附加的异常振动和噪音。

4、增强电机的保护功能。

与原来的旧系统相比, 变频器具有过流、短路、欠压、缺相、温升等多项保护功能, 更完善的保护了电机。

5、实现高度自动化

采用变频改造后, 系统运行操作简单, 运行方便。可通过计算机远程给定风量或压力等参数, 实现智能调节。

实践证明, 变频改造具有显著的节电效果, 是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率, 又满足了生产工艺要求, 并且还大大减少了设备维护、维修费用, 直接和间接经济效益十分明显。

参考文献

[1]海老原大树【日】主编, 王益全等译.电动机技术实用手册.北京:科学出版社, 2006.

电厂风机节能改造管理篇3

电厂锅炉风机的风量与风压的富裕度以及机组的调峰运行导致风机的运行工况点与设计高效点相偏离, 从而使风机的运行效率大幅度下降。一般情况下, 采用风门调节的风机, 在两者偏离10%时, 效率下降8%左右;偏离20%时, 效率下降20%左右;而偏离30%时, 效率则下降30%以上。对于采用调节门调节风量的风机, 这是一个不可避免的问题。可见, 锅炉送、引风机的用电量中, 很大一部分是因为风机的型号与管网系统的参数不匹配及调节方式不当而被调节门消耗掉的。因此, 改进离心风机的调节方式是提高风机效率, 降低风机耗电量的最有效途径。笔者从该角度出发设计了一套改造方案。

1 总体设计方案

1.1 调速方案

大功率高压异步电动机的主要调速方式有:

a. 串级调速。优点是可以回收转差功率, 所以调速效率比较高, 但存在的问题也较多:不适合于鼠笼型异步电机, 必须更换电机;不能实现软起动, 启动过程非常复杂;启动电流大;调速范围有限;响应慢, 不易实现闭环控制;功率因数和效率低, 并随转速的调低急剧下降;很难实现同PLC、DCS等控制系统的配合, 对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益;同时因控制装置比较复杂、谐波污染大, 对电网有较大干扰等[1]。

b. 液力偶合器调速。属低效调速方式, 调速范围有限, 高速丢转约5%～10%, 低速转差损耗大, 最高可达额定功率的15%, 因效率与速度成正比, 低速时效率极低、精度低、线性度差及响应慢, 启动电流大, 装置大, 必须加装在设备与电机之间, 不适合改造;无法软启动, 偶合器故障时, 无法切换运行, 维护复杂及费用大, 不能满足提高装置整体自动化水平的需要。

c. 高压变频器调速。由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术、高压电气及电机拖动等综合性领域的学科技术, 因此具有其它调速方式无法比拟的优点[2]:变频器采用液晶显示数字界面, 调整触摸式面板, 可随时显示电压、电流、频率及电机转速等, 非常直观地显示了电机在任何时间的实时状态;精确的频率分辨率和高的调速精度, 完全可以满足各种生产工艺工况的要求;高压变频器具有国际通用的外部接口, 不仅可以同可编程控制器 (PLC) 和工控机等各种仪表相连, 还可与原设备控制回路相连接, 构成部分闭环系统, 如与原DCS系统实现数据交换和联锁控制等;具有就地、异地操作功能, 另可通过互联网实现远程监控功能;具有电力电子保护和工业电气保护功能, 以保证变频器和电机在正常运行和故障时的安全可靠;电机可实现软启动、软制动, 启动时电流小于电机的额定电流, 启动时间也可连续可调节, 并减少了对电网影响;减少配件的损耗, 延长设备使用寿命, 提高劳动生产效率。

综合上述调速方式, 热电厂应选择当前最为先进的调速形式——高压变频调速。

1.2 变频器系统设计方案

对于热电厂锅炉吸风机这种随机组长期连续运行的重要设备, 进行变频调速节能改造时, 需要采用一拖一方案, 即一台设备配置一台110%容量的变频器, 并且要设计工频旁路系统, 当变频器故障时将设备切换到电网运行。如图1所示, 高压变频装置采用一拖一手动旁路, 由3个高压隔离开关QS1、QS2、QS3和高压开关QF、电动机M组成。要求QS2和QS3之间存在机械互锁逻辑, 不能同时闭合。变频运行时, QS3断开, QS1和QS2闭合;工频运行时, QS1和QS2断开, QS3闭合。高压开关QF1、电动机M为现场原有设备。

1.3 高压变频调速技术改造

1.3.1 变频器选型

本次进行调速改造的设备选择仪化热电厂1#炉甲吸风机, 其配套电动机技术数据如下:

型号 JOW

功率 260kW

电压 6kV

定子电流 32A

转速 742r/min

绝缘等级 B

接法 Y

近来国产高压变频器技术已逐渐成熟[3], 与进口高压变频器相比较, 价格低廉, 具有明显优势。在仪化热电厂1#炉甲吸风机高压变频调速改造工程项目中, 按照设备性价比最优的原则仪化公司决定选用国产高压变频器。

1.3.2 变频器系统主回路

高压变频器由切换柜、移相变压器、功率单元柜及控制柜组成[4] (图2) 。切换柜一方面在配电侧提供了移相变压器柜与配电系统的隔离开关;另一方面提供了工频变频转换的功能以及相关的配套电气保护措施。切换柜的输入是6kV电源, 经过QS1刀闸把6kV三相高压配电转给移相变压器柜。切换柜的另一路输入是功率单元柜的三相变频输出, 其经过QS2刀闸把对应的输出直接接电机。另外, 6kV三相高压配电经过QS3刀闸也接到电机线上, QS2刀闸与QS3刀闸必须实现互锁。切换柜装有输入电压和电流互感器, 用于把实际的输入电压、电流信息提供给控制柜。

移相变压器柜内装有移相变压器。移相变压器采用干式结构, 绝缘等级为H级, 采用移相延边三角形接法, 减小了高压变频器调速系统对电源网侧的谐波。移相变压器柜的输入是三相高压电 (经过切换柜) , 输出是经过延边三角形整流后的互成一定角度的三相低压信号, 分别接到每一相的功率单元的输入端。移相变压器柜可以实时监控移相变压器的各相的温度, 并提供温度过热告警、故障跳闸功能。当移相变压器温度超过130℃时, 系统告警但不停机;当温度超过150℃时, 系统报过热故障, 并自动停机。

功率单元柜用于放置功率单元, 主控柜通过光纤通讯来控制各个功率单元的动作。输出电压、电流的检测在功率单元柜中进行。功率单元柜的输入是移相变压器的输出;每相的功率单元的输出信号前后串连起来, 形成三相的电压输出, 接到切换柜, 用于控制电机的运行。

控制柜是整个变频调速系统的大脑。采用独立的UPS电源供电。控制柜的输入信号有:输入、输出电压, 电流检测信号, 各个功率单元的反馈信号, 移相变压器的温度信号, 以及人机界面的操作等。控制柜的输出信号有:功率单元的控制信号 (光纤) 和风扇的控制信号。触摸屏、键盘等人机接口都安装在控制柜上。

1.3.3 变频器控制设计

本次吸风机高压变频改造中, 变频器启停控制、转速控制信号和转速反馈信号接入到1#炉DCS系统中, 变频器的各种报警故障信号接入DCS系统, 其中联动跳闸信号直接接到原1#炉甲吸风机电源开关控制回路中的电源开关[5]。

2 效益分析

1#炉甲吸风机变频调速改造后, 运行效果明显。原来调整锅炉炉膛负压采用调整吸风机挡板风门的方式来调节风量, 风门执行机构经常调整动作, 执行机构磨损较快, 风门特性发生变化, 不能保持风门开度与风流量之间成线性关系, 使得调节过程出现失误, 影响锅炉运行稳定性。采用变频调速后, 挡板风门全开, 由于变频器能够始终保持高精度线性调节, 为锅炉运行自动化创造了优越的条件, 充分满足了锅炉工艺调整要求[6]。并且, 吸风机转速比原来定速时低150r/min, 大大减少了风机叶轮、轴承的磨损, 延长了风机、电机的大修周期。同时, 由于实现了软起动, 几乎不对设备产生起动冲击, 可大大延长设备的使用寿命。

1#炉甲吸风机在变频调速改造前后, 同等条件下, 节能效果明显。以2009年2月14日和2010年2月14日, 这两天1#炉日蒸发量和两台吸风机日耗电量为例计算甲吸风机变频改造后节能效益, 见表1。

以上数据可得出:在变频改造后, 1#炉带负荷比以前高5123-4704=419t的情况下, 两台吸风机日耗电量比以前低9592-6774=2818kWh;以2009年1#炉运行7 056h计算, 约294天, 以每度电0.414元计算, 1#炉甲吸风机变频改造后每年可节约34.30万元左右。

3 遗留问题及解决方法

1#炉甲吸风机高压变频调速改造后, 出现一个新问题:若1#炉乙吸风机在运行时, 同时启动甲吸风机时由于风机反转造成设备不能正常启动, 这主要是变频器启动转矩小造成的。

针对该问题, 可以有3种解决方法:

a. 正常情况下应尽可能安排先启动甲吸风机, 然后再启动乙吸风机;

b. 在甲吸风机电机反转的情况下, 可使用枕木压住电机联轴器将电机闸住, 然后再启动甲吸风机;

c. 可在甲吸风机联轴器上安装液压抱闸机构, 与吸风机联动。

4 结束语

目前在全国范围内组织开展资源节约活动, 全面推进能源、原材料、水、土地及煤等资源的节约和综合利用工作。这是加快建设节约型社会, 推动循环经济发展, 走新型工业化道路, 缓解资源瓶颈制约, 解决全面建设小康社会面临的资源约束和环境压力的唯一道路。做为用煤大户, 火电厂应该走在前列, 其中在火电厂风机和水泵所消耗的能源占厂用电量的1/3以上。如果这些风机、水泵都能采用变频调速, 将给我国节约大量能源, 所以在火电厂的风机、水泵上采用变频调速是刻不容缓的。

摘要：阐述了对仪化热电厂1#炉吸风机利用高压变频器进行调速改造的设计方案。重点讨论了变频调速技术改造设计, 给出了变频器内部回路的设计和变频器与外部DCS系统的连接设计, 详细说明了变频器的参数设置数据, 针对吸风机变频器改造后的遗留问题提出了解决办法。

关键词：高压变频器,DCS,调速,节能

参考文献

[1]陈远泉.流量泵变频调速技术分析及在电厂中的应用.[J]化工自动化及仪表, 2001, 28 (6) :72～73.

[2]陈政石, 张伟, 张翼成.一种全数字控制的节能型交流变频调速试验系统研究[J].化工自动化及仪表, 2008, 35 (6) :71～74.

[3]徐甫荣.高压变频调速技术应用实践[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[4]王占奎.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社, 1999.

[5]李发海, 王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社, 2003.

电厂风机节能改造管理篇4

1 引风机参数

风机型号:Y C 35652, 风量:983325 m3/h, 全压:7100 Pa, 入口温度:150℃。入口密度:0.8408kg/m3, 选点型效率:78.4%, 轴功率:2134.6KW。风机转速:980r/m in, 电机功率:2500KW。

2 引风机运行情况

引风机运行分低速运行和高速运行两种方式, 当机组负荷较低时低速运行, 当机组负荷带到150M W以上时, 锅炉引风量不足, 需切换为高速运行, 机组带150M W以下, 切换为低速运行, 在切换过程中一旦失误操作或切换失败, 引风机跳闸, 严重影响锅炉正常燃烧, 轻则燃烧不稳, 参数波动, 重则造成机组解列。

3 引风机变频改造

变频器采用东方日立公司D 1高压大功率变频调速装置, 适用于标准 (3k V、6k V及10k V) 的三相交流电动机, 将工频电源变换为频率、电压均连续可调的电源, 可使电动机拖动系统运行在最佳状态。是一种高效、节能、无电网污染高压大功率变频设备, 适用于大型风机、泵类等负载, 使用后可大大降低能耗, 改善生产工艺, 提高生产效率, 并可大大提高系统的稳定性和可靠性。

3.1 变频器一次回路图

开关说明:

1) Q S1、Q S2为刀闸隔离开关, Q F2、Q F3、Q F4为真空断路器。

2) Q S1、Q S2与Q F3、Q F4联锁, 即Q S1、Q S2断开时, Q F3、Q F4合不上。

3) Q F2和Q F4互锁, Q F3和Q F2不互锁。

3.2 变频器工作原理

D 1无电网污染高压大功率变频器采用直接高压变换形式, 由多个功率单元构成单元串联多电平的拓扑结构。每个功率单元输出交流低压, 多个功率单元叠加后输出为所需的交流高压。以6k V每相五个功率单元串联为例, 叠加后所构成的主回路拓扑。

每个功率单元输入三相交流电压, 经整流、逆变后输出单相交流电压, 其有效值V e≈693V, 由于每相由五个相同的功率单元串联而成, 所以相电压为3464V, 三相的一端经过短接形成中性点, 三相的另外三个端口线电压为6000V, 可以直接驱动交流电动机, 所以该级联式主回路拓扑又常常称为“单元串联多电平”直接高压变频器结构。

功率单元主要由输入熔断器、三相全桥整流器、滤波电容器组、IG B T逆变桥、直流母线和旁通回路构成, 同时电子控制部件还包括电源、驱动、保护监测、通讯等组件组成的控制电路。电容器组根据单元电压选择并联或串联。每个功率单元由移相变压器的一组副边绕组供电, 通过三相全桥整流器将交流输入变为直流, 并将能量储存在电容器组中。

4 节能情况分析

将#2炉引风机变频改造前后的耗电情况进行比较。

4.1 指标统计 (表1)

4.2 粗析

我厂#2炉引风机变频改造前工频耗电率0.57%, 2月7日变频改造投运后运行耗电率为0.38%, 耗电率约低0.20%, 即可降低发电厂用电率约0.2%。

4.3 节能效果

相近平均负荷率下, 预计#2炉引风机变频运行较改造前耗电约少35%;考虑扣除室内空调制冷用电等因素, 约节电35%左右。

5 结束语

东方日立公司D 1高压大功率变频调速装置在我厂#2炉引风机的成功应用, 取得了明显的节能效果, 并且消除了原有系统倒换时的设备隐患, 保证了机组的安全稳定运行, 提高了经济效益, 随着高压大频率变频器技术的迅速发展, 其性能价格比也将大大提高, 变频节能技术改造也将拥有更加广阔的前景。

参考文献

[1]朱虎等.变频调速技术的节能分析.中国华电集团公司.

[2]胡松如等.高压变频调速控制节能分析.中国电力.

电厂风机节能改造管理篇5

新疆华电红雁池发电有限责任公司#1#2炉为670T/H锅炉采用双一次风机式，风机型号为YTS5003-4，配置功率为1250kW，电压为6kV的三相交流异步电动机，风门采用档板调节，正常运行开度为50%左右，形成档板两侧风压差，造成节流损失;同时风机档板执行机构为大力矩电动执行机构，故障较多，风机自动率较低。采用高压变频技术对电厂重要用电设备的驱动电源进行技术改造，是火电厂节能降耗提高竞价上网竞争能力的有效途径。

2 变频器调速节能原理

异步电动机的转速n与频率f、电动机转差率s、电动机磁极对数p有如下关系，即：n=60f (1-s)/p (1-1)。

根据相似理论有：Q/Q0=n/n0 (1-2);M/M0=(n/n0) 2 (1-3) N/N0=(n/n0) 3 (1-4)，注n、Q、M、N为调节变化的转速、流量、转矩、功率，n0、Q0、M0、N0为额定转速、流量、转矩、功率。

由(1-1)式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速;根据(1-4)式知，电动机的输出功率同时亦发生变化。n与f间成线性关系，当f在0～50Hz变化时，转速调节范围是非常宽的。而传统的电动机输出功率调节是通过改变风机(泵)出口档板(阀门)的开度来实现，在这种情况下，电动机总是处在额定转速下运行，随着机组负荷变化而送风机、引风机输出不是随机组负荷变化而改变转速，而是靠改变档板的开度来改变风量，存在严重的节流损失。根据流体流量与风机的转速关系式(1-2)可知，流量Q与风机或泵的转速n的一次方成正比;转矩M与转速n的二次方成正比(1-3);输出功率N与转速n的三次方成正比(1-4)。

由此可见，当负荷变化而风机转速降低时，则输出功率将按三次方递减，而变频调速器就能较好地解决这一问题，达到节能的目的。

3 采用变频调速后的效益预测

3.1 一次风机的性能参数（见表1)

3.2 节能计算示例

考虑负荷夏季、冬季变化很大，负荷需要根据天气情况适时调整，也就是要对一次风机的负荷要进行调整，又因冬夏季煤质不同, 也需要对一次风机进行调整。利用变频器根据锅炉实际需要对风机进行变频调速控制，满足了负荷调整需要，既保证和改善了工艺，又达到节能降耗的目的。节能计算示例：电动机的效率=98%;HINV的效率=96%(含变压器);额定风量时的风机轴动力：1250kW;风机特性：Q风量为0时，H扬程为1.4p.u;设风机曲线特性为Q=1.4-0.4H2;年运行时间为：8000小时;风机的运行模式为：风量100%，年运行时间的20%，风量90%，年运行时间的40%;风量70%，年运行时间的40%。

变阀调节控制风量时，假设P100为100%风量的功耗，P90为90%风量的功耗，P80为80%风量的功耗

假设电费以0.20元/k Wh成本计算，年耗电成本为

变频调节控制风量时，假设P100为100%风量的功耗，P90为90%风量的功耗，P70为80%风量的功耗

假设电费以0.2元/k Wh计算，年耗电成本为1275x8000x0.2x0.2x8000x0.4x0.2+455x8000x04x0.2=1318720元。

1年所节省的电费1984320-1318720=665600元;节电率为665600/1984320=33%。

以上是理想条件下的节电率。在实际运用中，为了考虑变频器故障切换为工频运行时，风门需保留它用。变频调节运行时风门尽管全开，还有一定的阻碍，影响计算结果。另外，各种运行工况的不同，节电效果也不一样。但从以上结果来看，节电显著，值得改造。

针对上述情况，2008年结合机组小修，先后对两台200MW机组的四台一次风机采用北京动力源技术有限公司生产的HINV高压变频器进行了改造。

4 HINV变频器的原理性能

HINV系列高压变频器整机由控制柜、单元柜、变压器柜三部分组成，另外配有工频/变频旁路切换柜供用户选用。主控柜内装系统控制器和低压控制电器，主控柜正面安装人机交互的视窗控制器;单元柜内装功率单元;变压器柜内装主变压器，柜正面安装温度控制仪和观察窗;旁路切换柜内装高压隔离开关或真空断路器，通过组合实现工频/变频运行方式的手动或自动切换。

为了适应电厂设备运行安全性及工艺需要，变频器除了满足以上基本性能指标要求外，还具有如下功能：1)变频工频自动切换功能。2)变频器输入的6KV、主电源掉电时，3秒内变频器不会停机，可以满足电厂引送风机电源母线切换的需要;3)为变频器提供的220V控制电源掉电时，由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求，变频器可以用UPS供电继续运行，不会停机;4)不改变原有风机设备任何基础;5)和电厂的DCS系统实现无缝接口。

5 使用变频器后带来的其他效益

1)工艺改善。在实际生产操作过程中，风机的参数需适时调整，采用变频调速不用调节出口风门挡板，只需在控制室内调节电机的转速即可。变频启动转速可以从零开始逐渐升高，因此，带负荷直接启动不会有较大的启动电流，避免了通常首先关闭出口风门挡板后再启动的要求。2)减少维护量。采用变频调速系统的主要是为了降低风机的转速，由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件，特别是密封、轴承的寿命。3)减少了对电网的冲击。风机工频起动时，启动电流达到额定电流的6～7倍，由于厂用电源串有电抗器供电，造成电抗器压降过大。采用变频调节后，系统实现软启动，电机启动电流只是额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，同时减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。

摘要：通过新疆华电红雁池发电有限责任公司#1、#2锅炉利用高压变频调速装置对一次风机进行变频改造中的应用进行研究, 着重说明:变频协调控制技术的设计思想和系统结构, 以及在一次风系统中主要解决的问题和办法。

关键词：发电厂,节能降耗,变频调速,改造

参考文献

电厂风机节能改造管理篇6

1 改造原因

该风机配用电动机型号为YRKK900-6、额定电压为10.5kV、定子额定电流237A、额定功率为3 350kW、额定转速为993r/min，电动机采用液体电阻降压启动兼调速的控制方式。筹建时为减少设备投入成本，该风机的启动液阻调速柜采用集团内部兄弟厂的闲置设备，而且该设备闲置的原因是水箱容量、循环冷却系统等配置均偏小，不能满足兄弟厂的生产要求，而调至本公司使用。据统计，使用后，当风门在100%时，转速控制在752～765r/min，常因液阻温度高而报警，只能增加循环冷却水流量及外排部分冷却水;当环境温度较高时，水箱温升更快，为满足生产的要求，确保水箱的安全，风机只能全速运行，完全依靠调节风机风门控制风量，增大了能源的损耗。针对以上问题，对液阻柜的循环冷却系统进行了技改，尤其是为了解决水箱的散热问题，设备管理部门于2010年11月初再增加一台22m2板式散热器后，基本上解决了水箱的散热问题，能实现调速控制，但该液阻柜的维修工作量仍然比较大，而且循环风机的单机电耗与同行业的先进水平相比仍有一定的差距，经现场测算，实施变频改造后，节电率能达16%以上。

2 改造方案

本着尽量不影响生产，且投资费用少、风险小的原则，公司技术部门在设备的选型及投资费用方面制定出如下的改造方案：

1)设备选型方面。通过市场调查了解，目前绕线式三相异步电动机的变频调速有转子侧变频和定子侧变频两种方式。经过相关技术人员论证，认为目前定子侧大功率变频技术国内发展比较成熟而且成功应用案例不少, 且该方案可把电动机碳刷拆下，转子引出线用铜排短接，可节省对滑环的维护费用及碳刷的消耗，因此决定选用定子侧变频器。

2)在原电气室旁建一个高压变频器室，把相关设备及线路安装完成后，再停机停电转接;另外保留原有的液阻柜及高压电容补偿柜，以测试“能耗基准”，并在变频器万一出现故障时应急使用。

3)费用投资及合作方面。由于目前与3 350kW电动机配套的高压变频器的造价仍然比较高，从几个厂家报价来看，价格在105～120万元之间，因此为减轻企业的资金压力选用节能效益分享的合同能源管理模式比较可行。通过招标形式，最后决定与北京利德华福节能投资有限公司合作进行本项目的节能改造，在相同的工况下分别测出变频调速运行和液阻调速运行时单位时间的用电量，来计算节电率，而且效益分享期设为两年，每年按6 000h运行，不足的时间在分享期结束时顺延。效益分享期内，北京利德华福节能投资有限公司按70%的比例分享本项目的节能效益。合同顺利履行完毕之后，变频器系统的所有权将无偿归我公司所有。

3 改造后的运行状况

本项目于2012年6月30日安装调试完毕并投入运行，变频控制的优点得到了如下的体现：

1)由于改造前调节风量是通过调节液阻及风门挡板来实现，损耗较大，改用变频调速后，正常运行风门可全开，减少了风门动作次数，而且还省去了原来液阻循环冷却泵的电耗。

2)使循环风机实现高效、连续、稳定、经济运行，对我公司的节能降耗工作起到了至关重要的作用。

3)设备的运行和维护费用大大降低，采用变频调速后，省去了主电动机碳刷消耗及对电动机滑环维护的工作量。

4)采用变频调速后，在启动时冲击小，这样就避免了对电动机本身造成的损害，可大大延长电动机的使用寿命。

5)采用变频调速后可大大提高功率因数，而且原有的高压电容柜退出运行作备用设备。

4 节能测试

考虑到循环风机的液阻调速柜技改前故障较多而且有相当部分时间风机全速运行，不能真实反映液阻正常运行的能耗情况，因此为了更好地确定“能耗基准”，测量与验证此次技术改造的成效，并把测试获得的数据作为效益分享的结算依据，制订了如下测试方案：

1)测试方法

在相同的台时产量、相同的出磨细度下，分别测试生料磨循环风机液阻调速和变频调速状态下单位时间用电量;从一种调速方式转入另一种调速方式时，应进行停机停电，确保人身和设备的安全。

2)确保工况稳定和相同的措施