机组离心式一次风机变频改造

1、330MW机组离心式一次风机变频改造于全波（国电宁夏石嘴山发电有限责任公司，宁夏 石嘴山 753202）摘要：介绍了国电宁夏石嘴山发电有限责任公司4号炉离心式一次风机变频改造及应用情况，重点介绍了变频改造后的热工逻辑修改，并通过对比变频改造前后相同负荷下一次风机单耗及其他参数，得出一次风机变频改造后有效的降低一次风机电耗、减少了无功功率的消耗、提高了电机风机设备寿命的结论，为同类电厂锅炉一次风机变频改造进行了有益的尝试。关键词：330MW机组 一次风机 变频改造 经济分析Abstract：In this paper, we introduced the frequency converter

2、transformation and application on primary air fan of the 4# boiler of the Ningxia GD ShiZuiSHan Power Co. Ltd. Especially, the modified thermal logic design was paid attention to. We also compared the main technical parameters and consumption before and after modification. The results showed that po

3、wer andreactive powerconsumptions of the air fan were reduced and the service time was extended, which made this project become a helpful exploration and attemptof the air fan transducer reconstructionfor domestic similar type boilers.Key words: 330MW unit; primary air fan; frequency conversion tran

4、sformation; economic analysis引言火电厂一次风机负载通常是按照满负荷工况下且带有一定裕量来选型的，而实际工作中一次风机大部分时间运行在非满负荷状态，不能在最佳性能工况下工作，风机效率偏低。通过入口导叶来调节一次风量，会造成大量的节流损失，入口导叶开度越小，节流损失越大，风机效率越低1。近十多年来，变频器已经广泛应用于交流电动机的速度控制，在风机、水泵、压缩机等机械上使用变频器，可以节约大量的电能。1设备概况国电宁夏石嘴山发电有限责任公司4台330MW机组锅炉为武汉锅炉厂生产制造的亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉，型号为WGZ1004/18.4-2。锅炉一次风机是

5、上海鼓风机厂生产的单吸双支撑后弯叶片高效离心式风机，型号为LY6-44No19.2F。该风机主要参数见表12：表1：一次风机各参数名称项目单位数值备注风机型式单吸双支撑后弯叶片高效离心式西安热工院（成都光能电力机械厂）风机轴功率903kW型号LY6-44No19.2F（改造后）数量台2风压Pa14345风量m3/s53.3介质温度20旋转方式逆时针,顺时针各1台由风机侧看:风机电机型号YKK6304上海电机厂功率kW1600电压V6000电流A174转速r/min1480绝缘等级F2变频改造方案2.1变频改造由于当时选择风机裕度较大，投运以后发现该一次风机出力过大，满负荷运行时一次风机入口导叶

6、开度也在70%以下运行，减负荷时入口导叶在40%左右，入口导叶关的越小，节流损失越大。风机运行效率低、电耗高，降低了机组运行的经济性。变频改造后通过调节转速来控制一次风机出力，保持入口导叶全开，让一次风机在最佳工况下运行，大幅提高了风机效率，降低了风机节流损失1。为此，我厂决定对一次风机改为变频调速。一次风机变频改造是在原一次风机及电机等设备的基础上，添加一台高压变频器及隔离开关。变频改造后，一次风机仍可以工频运行。具体如图1：图1：一次风机变频器改造接线图2.2热工逻辑改造：添加变频器后，一次风机相应的热工逻辑也要更改，我厂根据实际情况做了以下变更。（1）一次风机变频启动控制DCS合一次风机

7、6KV侧开关（取消“一次风机导叶关最小”启动允许条件）；DCS接收到“变频就绪”允许信号后，发出“变频启动指令”，变频器PLC控制系统接收到启动指令后，KM1真空断路器合闸，并在3S内完成变频器自充电过程，KM2真空断路器合闸，同时给DCS发一个“变频运行”状态信号，运行频率从0Hz按照设定的时间升频至给定频率值；（2）一次风机变频停止控制“一次风机变频运行”信号有效时，DCS发“一次风机变频停止指令”至变频器控制系统。变频器接收到“变频停止指令”信号后，运行频率按照设定的时间降至20Hz，然后断开“变频运行”信号，断KM2、KM1，一次风机6KV侧开关由运行人员在DCS手动断开。（3）一次风

8、机变频紧急停机控制当DCS系统一次风机保护动作跳闸一次风机6KV侧开关时，DCS同时发“一次风机急停” 3S脉冲信号，至变频器控制系统。一次风机6KV侧开关跳闸触发一次风机RB功能。（4）一次风机变频故障切工频控制变频器出现重故障不能变频运行时，由变频器PLC控制系统自动实现一次风机切工频运行。“一次风机变频运行”信号消失与“变频器重故障”，超驰关一次风机导叶至40%。延时10S后，超驰信号复位。一次风机变频故障切工频不成功，变频器PLC控制系统将联跳一次风机6KV侧开关，一次风机RB功能触发。（5）一次风机变频器正常运行切工频在DCS一次风机变频控制画面，增加“变频切工频”按钮，值班员手动调

9、整导叶开度到合适开度， 运行人员手动调整频率，DCS判断变频器频率在45Hz以上允许 “变频切工频”，由变频控制器就地PLC完成变频切工频功能。在控制画面增加变切工操作指令复位按钮，且在变切工操作指令后增加5s单脉冲，在变切工操作指令没有复位以前，其操作指令按钮一直保持红色，以提醒运行人员及时进行复位。正常情况下当变切工操作成功后，变切工操作指令由一次风机变频运行状态点复位。逻辑图如图2。SELECT 5sAND图2：一次风机变频切工频逻辑图（6）一次风机工频启动控制DCS合一次风机6KV侧开关（取消“一次风机导叶关最小”启动允许条件）；“一次风机导叶关最小”条件满足，DCS发出“工频启动指令

10、”，变频器PLC控制系统接收到工频启动指令后，KM3真空断路器合闸。（7）一次风机工频停止控制“一次风机工频运行”信号有效时，DCS发“一次风机工频停止指令”至变频器控制系统。变频器接收到“工频停止指令”信号后断开，断开KM3“工频运行”信号消失；一次风机6KV侧开关由运行人员在DCS手动断开。（8）一次风机工频正常运行切变频控制在DCS一次风机变频控制画面，增加“工频切变频”按钮，当DCS发出“工频切变频指令”后，由变频控制器就地PLC完成工频切变频功能。一次风机工频切变频成功后，一次风机导叶超驰开120s并切手动。（但在实际切换过程中不能满足现场系统运行的要求，今后进行工频切变频操作时，必

11、须时需切换的一侧风机不出力，即单侧解列的情况下进行。）（9）一次风机顺控逻辑修改在DCS一次风机顺启画面增加一次风机“变频方式启动”和“工频方式启动”的选择按钮，以上按钮只有在一次风机停运状态下有效；两种方式互为闭锁，当一次风机变频或工频启动成功后，“变频方式启动”或“工频方式启动”选择按钮复位。当一次风机顺启选择“变频方式启动”时，对应一次风机导叶超驰开至95%以上时，超驰信号复位并切手动；同时一次风机变频调节指令超驰至变频启动的初始频率值，超驰信号复位。当一次风机顺启选择“工频方式启动”时，对应一次风机导叶超驰开至5%以下时，超驰信号复位；同时一次风机变频调节控制切手动。（10）一次风机导

12、叶挡板逻辑修改在一次风机工频运行时，导叶挡板仍然保留原一次风压调节自动功能。增加一次风机变频运行时，导叶挡板切手动功能。增加一次风机变频故障切工频运行时，导叶挡板超驰关功能。增加一次风机顺控选择变频启动方式下的超驰开功能。（11）一次风机变频调节控制逻辑DCS系统增加一次风机变频调节控制功能。在一次风机变频运行时，变频器调节替代原导叶挡板做为锅炉一次风压调节执行机构；其中PID调节范围0-100%对应变频器频率范围为0-50HZ；一次风机工频运行时，变频调节控制器切手动。发生一次风机RB时，运行一次风机在变频方式运行时，其变频调节控制器具备RB超驰功能。（12）一次风机RB功能逻辑说明一次风机

13、RB的触发条件不变：即运行的一次风机6KV侧开关跳闸，在负荷满足的情况下触发RB功能。3改造效果随机选取一组变频器改造前后的一次风机单耗对比，见表2：表2：一次风机变频改造后各工况下单耗对比机组负荷（MW）270300330改造前一次风机单耗（%）0.700.650.58改造后一次风机单耗（%）0.450.410.38改造后单耗降低（%）0.250.240.2每小时节省电量（KWh）675720660一次风机变频改造前后单耗对比图如下：图3：一次风机变频改造前后单耗对比按本厂年运行7200小时算，三个负荷各占1/3计算，则一年的节省电量为7200/3（675+720+660）=4932000KWh变频器自身也要损失一部分电量，因此，实际节电量会偏小一些，按照4800000KWh进行计算，根据现在上网电价0.3元/KWh计算，则全年节省电费为144万元。我厂变频改造采用与变频器厂家合作的方式，变频器厂家进行投资，为我厂进行一次风机变频改造，每年一次风机实际节省的电费由我厂与变频器厂家均分，这样不需要我厂额外投资，却可以节省我厂的运营成本