锅炉引送风机变频调速系统改造前后运行分析

摘　要：通过对华蓥山发电厂4号炉引送风机变频调速系统改造前后的定性、定量分析和评价，经济性、安全性高，具有推广的现实意义。
关键词：变频调速系统；分析；引送风机


　　电力进入市场，节能降耗是火力发电厂降低发电成本，提高经济效益的有效途径。风机在变速状态下运行，保持档板全开，通过改变风机转速来调整风量，风机效率高，消耗电能就小。为此，引送风机新增设了北京利德华福公司HARSVERT－A06／105高压变频调速系统，该系统设置于厂用电源6kV开关与引、送风机电机之间，将输入频率45～55Hz通过变频调速系统可以由0～50Hz进行无级变频，改变频率从而改变风机转速，调整风机出力。
1　定性分析
1．1　可靠性和安全性
　　变频调速改造后，四川省电力试验研究院（以下简称试验院）于2001年11月对此进行了电机启动性能试验、频率调节范围试验、电机振动测试、节能效果测试、功率因数测试、静态精度测试、输出电压不对称度试验、效率试验、谐波测试等，变频器性能指标全部达到标书和有关标准要求。
　　1）风机转速可由0 r／min至额定转速调整，分辨率可达0．01 Hz，运行操作方便可靠，转速调节稳定，配合DCS协调控制，炉膛负压稳定性比改造前提高10倍，炉内扰动极小，送风风压十分稳定，给粉一定，一次风速平稳，且二次风箱风压稳定，提高了燃烧工况稳定性，熄火可能性减小，锅炉效率提高，安全性也高。
　　2）变频调速投入运行后，风机启动电流由原300A以上降至10A，减小了启动电流，减少了启动高压电机对6 kV厂用电源的影响，延长了引送风电动机及6 kV开关的使用寿命。
3）设备运行方式灵活，可工频运行，可变频运行。为防止误操作引起变频器损坏，其隔离刀闸KB1、KB2、KB3（图1所示）设有电气互锁和机械互锁，防误操作能力强。

　　4）运转速度较改造前低，尤其是升炉和低负荷工况更加突出，机械振动小，试验院测试振动最大幅值为0．07 mm，未超过标准值0．13 mm，轴承和风机使用寿命延长。
　　5）试验院测试结果表明，机组负载为50％～100％额定负荷时，对应节电率为62．2％～42．7％，平均节电率为51．25％。大大降低了厂用电在发电负荷不变的情况下提高了上网负荷，在上网负荷不变的情况下降低了厂用电，提高了经济性和竞价上网能力。
　　6）改造前在厂用电故障或风机故障跳闸的情况下，引风机必须清灰后才能再次启动（水膜除尘器），改造后引风机可不清灰由零启动，且对电机基本无冲击，完全实现了软启动，缩短了机组恢复时间，保证了电网安全性和经济性。
　　7）运行人员操作方式比改造前灵活。变频器就地设有运行主界面，用户可以完成变频器的功能设定、参数设定、实时波形显示、运行记录打印、故障查询；可以本控方式和远控方式启动、设定运转频率、停机、急停和复位等操作。
1．2　缺点及建议
1．2．1　缺点
　　一次性投资较大，占地面积大，安装调试较复杂；系统只有一路控制电源，UPS输入掉电后，UPS只持续30 min供电，否则风机将停止运行。
1．2．2　建议
　　控制电源接入双电源，提高控制电源的可靠性。
1．3　运行效果
　　引送风机变频调速改造以后，从2001年10月20日开始运行各种工况至今，只有乙侧引风机故障跳闸两次，其中一次是控制器元件故障造成跳闸，后经北京利德华福公司更换后运转正常；另一次是运行人员调整变频器的速率过快造成过电压跳闸，目前已修订
其定值。变频器调速过快，易跳闸，从这一点讲，不利于锅炉的事故处理，对此制定了专项技术措施：事故处理中，风机出力需突变时，不调整变频器，而采用调节其档板开度进行控制，完全避免了这一情况的发生。

2　定量分析
　　改造后的经济性取决于节约厂用电的大小，以及可靠性和安全性提高后减少的损失。节电效果测试结果见表1所示。
2．1　节省厂用电费用的计算
　　目前四川电力相对饱和，水电丰富，机组全年运行小时数取4 000，作为川东电网重要电源支撑点，低负荷旋转备用的情况多，低负荷时间取T1＝3 500 h，满负荷时间取T2＝500 h，电价按四川电力市场均价0．1995元／kW·h计算，则

年节约电量Q（60 MW负荷为最低技术出力）
=∑（60-92MW）负荷节能／4×T1＋满负荷节能×T2
　　＝（1 076．4＋1 062．0＋1 059．3＋992．7）／4×3 500＋1 006．2×500＝4 169 700 k W·h
　　去年4号机组参与系统调峰，共启停97次，变频改造后比改造前每次启停节电2 500 kW·h，启停节电Q1＝2 500×97＝242 500 k W·h。
　　变频改造后新增设的空调及控制电源用电负荷P空＝40 kW，电量Q空＝P空（T1＋T2）＝40×4 000＝160 000 kW·h。
　　所节省的厂用电q＝Q＋Q1－Q空＝4 169 700＋242 500－160 000＝4 252 200k W·h。
　　折算节能费用F＝0．199 5 q＝0．199 5×4 252 200＝848 313．9元。
2．2　运行可靠性提高的经济计算
　　通过变频调速系统改造后，结合厂近几年运行状况，有以下几种情况可以避免，减少的损失如下：
　　1）按1．1第1条可知，锅炉熄火的可能性减小，全年按一次计入，其费用为F1＝1 524元。
　　2）按1．1第6条可知，事故后恢复时间快，全年按一次考虑，其损失费用F2＝109 351元。
　　3）变频调速改造前，电机启动电流高达6～7倍额定电流，经常造成电机、开关损坏甚至使机组被迫停运，每年需开支维护费用40万元，机组被迫停运的损失难以量化。使用变频器后，电机启动电流极小，节约费用只统计可量化部分为40万元，F3＝400 000元。
　　4）风机改造前，额定转速起动，加之运行转速比改造后要高，现振动偏小，可以避免高负荷下因振动大被迫减负荷清灰，一年按24次考虑，其费用为F4＝1 219×24＝29 256元。
　　故可靠性、安全性提高后减少的损失F′＝F1＋F2＋F3＋F4＝540 131元。
2．3　定量分析结果
　　直接经济效益f＝F＋F′＝848 313．9＋540 131＝1 388 444．9元／年（注：随四川经济的发展和西电东送，机组年运行小时数提高，其经济性将进一步提高）。