浅析火力发电厂高能耗辅机变频改造接线方案.doc

浅析火力发电厂高能耗辅机变频改造接线方案摘要：本文以大连开发区热电厂为例，论述了火电厂降低厂用电率的宏观收益；进行了火力发电厂辅机节能分析；介绍了大连开发区热电厂高能耗辅机变频调节主接线设计方案以及在运行中存在的几点问题；对火电厂各种辅机主接线方式选择提出了商榷意见。关键词： 节能 变频改造 主接线方案1. 火电厂辅机采用变频调节的意义与节能分析 一次能源是不可再生的国家资源，节约是国家的基本国策，节能降耗则是国家的长远方针。据统计，如果全国火电厂能够达到国家“十一五”规划纲要提出的单位国内生产总值能源消耗降低20%（包含着发电煤耗和厂用电率两部分）的目标，就相当于全国新增6200MW装机容量，节约标准煤1300万吨。如果新建300-600MW机组造价平均按3800元/kW计算,可折合人民币240亿元。同时相应地降低了土地占用及相应的煤、电消耗,也相应地降低水资源和相应的材料、机电设备等。具有极大的经济效益和社会效益。纵观火力发电厂辅机，不外有两种状态，一是需要调节的风机、泵类平方转矩负载（送风机、引风机，凝结水泵等），一是不需要调节的恒转矩负载（如球磨机、输煤皮带等）。当前节能减排大的形式下，国内运行中和新建、在建中的火力发电厂，高能耗辅机除个别采用了液力耦合器外（与先进的变频调速比较液力耦合器也属于高能耗设备），大多数采用了先进的变频调速设备，在节能降耗方面发挥着重要的作用。风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来设计选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态，由于交流电机调速很困难，故采用限制阀门（挡板）的开度来调节流量，即节流调节。节流调节是在风机、水泵特性曲线为不变的条件下,改变风机、水泵出口门进行调节,即改变管道特性曲线进行调节,这一调节方式的损耗是很大的。变频调节是在管道特性不变的条件下，通过改变转速而改变特性曲线，来进行调节的。由于风机和水泵的耗电量是和其转速的三次方成正比的，所以其节电量是很可观的。由相似定律知，采用变频调节的电动机的功耗为：N=（n/n0）3N0式中：N0额定转数时的实际耗电量；n0额定转数；n调节后的转数；N调节后对应n转数时的实际耗电量。变频调节时的节电量为：N=N0-（n/n0）3 N0变频调节时节电量用百分数表示则为：N%=1-(n/n0)3100%由上式,若转速较额定转速下降到90%,则N%=27.1%,若转速较额定转速下降到80%，则N%=48.4%，可见，变频调节的节电率是很高的，这一点从节流调节与变频调节的特性曲线上也可以得到证明，如图1.1.1所示。M0M1Q0n=1440r/minQ(m3/h)H2H1H0M2n=950r/minOQ1H(m)图1.1.1风机水泵特性曲O,H0,M0,Q0围成的面积是额定工况（n=1440r/min）下的耗电量，O,H1,M1,Q1围成的面积为节流调节流量到Q1时的耗电量，O,H2,M2,Q1围成的面积是变速到n1=950r/min对应流量为Q1时的耗电量。2. 我厂各类辅机采取的变频调节方案浅议：2.1锅炉吸风机及送风机吸风机、送风机的运行方式都是连续的，不间断的，随负荷的变化要经常进行调整的，其调节频率是频繁的。这一运行方式就要求所采用的变频器应具有瞬停再启动功能和飞车启动功能。其变频调节方式有三种方案：6KV断路器变频器M图2.1.1一拖一方案（2）一拖一手动工频旁路方案，如图2.1.2所示。断路器变频器M2 3号泵号泵刀闸刀闸刀闸6KV 图2.1.2一拖一手动工频旁路方案（3）一拖一自动工频旁路方案如图4所示。断路器变频器M 断路器 断路器6KV 断路器图2.1.3一拖一自动方案上述方案一的优点是回路简单,缺点是万一变频故障将影响风机停运,因此采用的相对较少；方案二的优点是万一变频器故障可切换到工频运行,但其缺点是必须降低锅炉负荷,停止风机运行进行切换,切换后再工频启动运行；方案三的优点是可以在运行中进行变频与工频的互切,完全适应风机运行方式需要,缺点是对变频器的跟随能力要求高，高压断路器多，初期投资相对较大。我厂结合本厂母管制运行方式的实际情况，只对6#锅炉吸、送风机进行了变频改造，既节省了投资，又能满足夏季单机单炉、两机两炉及冬季两机三炉运行方式的需要。主接线方式是图2.1.2所示的一拖一手动工频旁路方案。从目前运行的情况来看，节能效果明显，不足是一旦6#炉在变频运行中灭火，变频器都来重故障报警，需要手动到现场复归，才能再次点火启动，延误锅炉恢复时间。尤其是单机单炉运行时，可能会扩大事故。2.2汽机给水泵，凝结水泵等这类水泵一般均按机组容量选配为100%额定容量两台，或50%额定容量三台。其运行方式是一运一备或两运一备，运行中需要根据负荷进行频繁调节，根据这一运行特点则要求所采用的变频器具有瞬停再启动功能、飞车启动功能和工变频互切功能。其变频调节方式有三种方案（以下图以380V凝结水泵为例）。（1） 一拖一带工频旁路方案如图2.2.1所示断路器变频器M刀闸刀闸刀闸380V 图2.2.1一拖一手动工频旁路方案（2）一拖二自动切换方案如图2.2.2所示。 380V 380V 380VM开关开关 开关变频器开关开关 M 1号泵 2号泵图2.2.2一拖二自动切换方案（3）一拖三方案如图2.2.3所示。 380V 380V 380V 380V变频器MMM开关开关开关 开关开关开关开关1号泵 3号泵2号泵图2.2.3一拖三方案上述方案一的优点是回路相对简单，可以进行工变频切换，由于给水泵、凝结水泵都有设计冗余，可以先启动备用泵，再停止变频泵进行切换，不影响系统的运行，因此这种方式应用广泛；方案二方案三的优点是节省一台或两台变频器，节省投资，采用一台变频器通过切换每台泵都能变频运行，这种接线方式可以满足任何一台泵检修时，系统仍可以保持经济的运行方式，其缺点是回路较复杂。我厂的8#给水泵及二期机组的2#凝结水泵进行了变频改造，主接线都采用了一拖一手动工频旁路方案。从运行情况看，完全可以满足各种运行方式的需要，经济效益明显。不足是8#给水泵变频装置稳定性稍差，经常来不明原因轻故障报警，一定程度上对设备的安全运行构成了威胁。2.3冲渣泵、循环水泵、热网循环水泵等这类水泵一般都属并列运行方式，根据负荷需要运行一台或两台，另一台备用。这种母管制的系统无论几台泵都不需要一拖一安装变频器，只装一台变频器就足够了，一台运行时变频运行，两台运行时一台工频运行，一台变频运行，由变频泵进行调节。其结线方式可选用一拖一手动工频旁路方案或一拖二自动切换方案（其结构和图2.2.1、图2.2.2相似，请参见图2.2.1和图2.2.2）。2.4中间水泵、热网补水泵、除盐水泵、疏水泵、补水泵等接触器M1号泵 380V接触器M2号泵 380V接触器M3号泵 380V接触器变频器接触器 380VPLC这类水泵无论装有几台，均可采用一台变频器选用一变两定。一台运行时变频器运行，两台运行时一变一定运行，如图2.4.1所示。或采用循环软启动接线方式，如图2.4.2所示。一台运行时变频运行，变频泵达到满出力时自动切换到工频运行，然后变频启动另一台泵，变频调节运行，一般可取压力或水位做反馈信号实现闭环自动控制。 图2.4.1 一变两定方案接触器M2号泵 380V接触器M3号泵 380V接触器M1号泵 380VPLC 380V接触器变频器接触器接触器接触器图2.4.2 循环软启动方案3.结束语变频调速技术是当代先进、可靠、节能的调节方式，采用变频器能够大力降低火