負壓風機水簾_廣東韶關坪石電廠125 MW機組送風機變頻節能改造工

    1、用戶簡介

    韶關市坪石發電廠有限公司（B廠）坐落于廣東省韶關市坪石鎮，是韶關與香港瑞亨公司合資建設的火力發電廠，電廠占地面積65萬平方米，坪梅鐵路將坪石B廠分為東西兩區。該廠一期工程靜態投資5.6億元，建有2×60MW機組，#1機組、#2機組，分別于2000年3月和12月投產發電。二期靜態投資5.9億元1×125MW機組于2003年10月投產發電。機組運行狀況良好，設備完好率和機組可調小時均達到優秀水平。

    作為中國科學院的合作伙伴，該廠已與中科院山西煤化所、工程熱物理研究所、廣州能源研究所等合作共同開發潔凈燃煤發電綜合利用及符合國情的環保脫硫工藝技術，其中半干法煙氣脫硫技術已經國家科技部批準在B廠作產業化示范。三期工程計劃建設2臺300MW亞臨界機組，配兩臺大型亞臨界循環硫化床潔凈燃煤鍋爐，四期工程將建2臺300MW亞臨界機組，采用潔凈煤多聯產工藝技術，計劃終極裝機容量達1445MW。

    2、改造對象簡介

    發電機組鍋爐的送風機的主要作用是供給爐腔燃燒所需的空氣，本次變頻改造對象為＃3爐送風機配套電動機。

    廣東坪石電廠#3爐送風機原由擋板進行風量調節，其具體數據如下：

    在實際運行時，由于采用擋板調節，擋板開度在45％～70％之間，大部分的能量都被消耗在擋板上了，且擋板的開度越小則耗能就更多。在一般情況下，采用擋板調節的風機實在際消耗功率與風量大致成正比，與風門的開度也大致成正比，從上述工況中的風門開度及電流參數也可以看出這一點。對運行情況進行分析，可以得出一下兩點：

    （1）風機實際風量約為額定風量的一部分，風機闊別額定點運行，實在際運行效率很低。

    （2）由于擋板的存在，擋板前后存在壓差，消耗了很大一部分能量。

    采用擋板調節風量固然簡單易行，已成習慣，但它是以增加管網損耗，耗費大量能源為代價的。對于高壓大功率電機，耗能則更大。

    3、改造方案

    該工程變頻改造送風系統，配置2套ZINVERT－A6H1250/06Y高壓電壓源型變頻調速系統，分別控制A、B送風機。通過變頻調節風機風量，使其滿足系統運行需要。其單臺系統電氣圖如下：

    6kV電源經變頻裝置刀閘K1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經刀閘K2送至電動機；6kV電源還可經刀閘K2切換至工頻側直接起動電動機。一旦變頻裝置出現故障，即可馬上斷開輸進側6kV開關及刀閘K1，將變頻裝置隔離，切換刀閘K2至工頻側，在工頻電源下起動電機運行。刀閘K1、K2之間具有閉鎖和防止誤操縱功能。

    4、節能收益

    變頻改造后，該廠對變頻裝置的節能效果進行了試驗。所得不同負荷下的節能如下表所示：

    該廠年#3機全運行時間以7300h計算。2004年、2005年均勻負荷為113.2MW、114.9MW，因此，根據該廠負荷曲線，可以假設#3機所帶負荷時間為：20％的時間為125MW，55％的時間為113MW，20％的時間為100MW，5％的時間為90MW。以電價：0.5元/KWh計。由此可得全年送風機節能效果為：

    （400.9×0.2＋451×0.55＋511.5×0.2＋594.1×0.05）×7300×0.5＝168萬元。

         1  引言

             （1） 系統概述
    大唐安陽電廠#9機組和#10機組裝機容量都是300MW。每臺機組采用兩臺吸風機，并由雙速電機驅動，風機轉速有高速和低速之分。目前主要采用進口風門擋板調節以控制風量。其缺點是截流損失大。系統振動大、噪聲大、對環境造成惡劣的影響。同時調節閥門輕易磨損。吸風機在低速運行時不能滿足滿負荷的要求，必須切換到高速運行。
    （2） 運行狀況
    正常運行中，兩臺吸風機低速運行，電流100～110A。機組最高負荷為270MW。在機組滿負荷運行時有一臺風機必須切到高速運行�，F風機存在如下題目:
    一是風機在低速切高速運行時，假如高速繞組不能在瞬間啟動，則保護動作，連跳同側送風機及一次風機，存在事故隱患;
    二是吸風機高速運行不正常，電機軸瓦溫度較高，風機振動增大，不能保證正常運行，給機組 的安全運行帶來隱患，設備維護用度高。

         2  設備簡述

             風機型號:Y4-2×73-3№29F型雙吸進離心式雙速風機;
    容積流量:304.2（264.6）m3/s;
    出口全壓:4530（3480）Pa;
    風機效率:85.5%;
    電機型號:YDKK1000-2-8/10型;
    額定電壓:6000V;
    額定電流:265/151A;
    額定功率:2250/1150kW;
    額定轉速:740/590r/min;
    數   量:共2臺。

         3  改造方案

             （1） 每臺吸風機加裝一臺高壓變頻器。變頻器接電機的高速繞組。電機的低速繞組接低速斷路器，用于變頻器故障時的旁路運行。
    （2） 在變頻器與電機之間增加一臺隔離刀閘柜，并與低速斷路器電氣連鎖。電機變頻運行時采用高速，隔離刀閘閉合，低速斷路器禁止合閘。電機旁路運行時，隔離刀閘斷開，由低速斷路器控制電機進行低速運行,如圖1所示。

         4  變頻器的系統結構

             （1） 由輸進變壓器，變頻單元及控制系統三部分所組成。主電路拓撲結構采用多電平串聯技術，每相采用6個單元串聯，三相共18個單元;
    （2） 變壓器采用H級盡緣的移相整流變壓器，可靠性極高。H級盡緣可以承受180℃的高溫，因此變壓器體積比其他品牌小。由于整體容量2720kVA較大，因此實際采用兩臺變壓器，一次端并聯，二次端通過單元串聯輸出。變壓器的厚度在所有品牌中最薄;
    （3） 每臺變壓器的副邊有九個低壓繞組，各低組間的耐壓按高壓設計。這九個繞組分別給三相的三個串聯單元供電。因此兩臺變壓器可以給三相的六個串聯單元供電;
    （4） 變頻器的主電路拓撲結構原理如圖2所示;

         5  變頻器抑制諧波的措施

  ,車間通風設備;           （1） 采用移相變壓器，二次端所接各個單元產生的高次諧波電流相位上產生偏移，因此在變壓器一次端互相抵消，將一次端到電網的電流諧波控制到最小。變頻器輸進電壓和電流波形如圖4所示;

         6  變頻器的主要技術特點

             （1） 采用H級盡緣變壓器，耐溫等級進步到180℃，溫升可以達到125K，減小了變壓器的體積。
    （2） 在任何時候，只答應一個單元的IGBT導通或關斷，任意兩個單元不會同時導通或關斷，而且將每個單元的載波頻率降低為0.8kHz，但6個單元串聯后的載波頻率則為2.4kHz。線電壓的載波波頻率達到4.8kHz。由于載波頻率降低，IGBT的開關損耗減小，整體效率得到進步。
    （3） 采用矢量控制，將電機電流分解為勵磁電流Id和轉矩電流Iq，并對這兩種電流分別進行閉環控制。變頻器對轉速控制的精度非常好，不論負載如何變化，都可以保證電機轉速恒定。
    不論是主電源電壓還是控制電源電壓，當瞬時停電發生時，只要停電時間不超過0.3s（300ms），變頻器可以繼續運行，不會停機或跳閘。
    在檢測到電源電壓失電后，欠壓保護動作。變頻器先將轉矩電流Id降為零。同時維持勵磁電流Iq不變。因此由于沒有有功功率的輸出，內部損耗又很小，電解電容內部的電壓很少下降，基本可以維持與電機轉速相對應的頻率和電壓不變。此時電機轉速會稍有下降。
    當在0.3s內電源電壓恢復后，變頻器仍就輸出與電機轉速相對應的頻率和電壓，并會自動恢復轉矩電流，并然后將電機加速到原來預定的轉速上往。如圖8所示。

         7  采用變頻后的經濟效益統計

             （1） 由于9#機與10#機完全一樣，將9#爐引風機變頻運行，與10#爐引風機工頻運行進行對比，并記錄9#爐與10#爐吸風機各自的用電量，發電量和廠用電率千分值。
    （2） 以下為9#爐吸風機與10#爐吸風機逐日的用電量記錄數據，9#爐的用電量統計如表1所示。
10#爐用電量的統計如表2所示:

         8  結束語

             由以上統計數據的計算分析可以看出，采用變頻運行后，僅僅節電每年帶來的經濟效益就已經相當可觀。另外由于實現軟啟動，避免了電機啟動時對電網和機械的沖擊，電網電壓更加穩定，同時電機和風機的使用壽命得到延長。假如考慮到節省系統維護費的用及系統運行可靠性的進步，綜合經濟效益更高。