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1、600MW火电机组锅炉引风机变频器改造效果分析高振华1 吕长海2 1.河北大唐国际王滩发电有限责任公司 河北 唐山市 0636112.河北大唐国际王滩发电有限责任公司 河北 唐山市 063611摘要：文章对王滩发电公司引风机变频器改造的可行性分析及改造情况进行了阐述，并针对引风机改造前后的运行情况及运行参数，对引风机变频器改造后的运行稳定性、设备安全性和变频改造后的节能效果进行了全面的对比分析，为变频改造的可行性提供了依据。关键词：引风机 变频器改造 安全稳定性 经济性分析 0引言0.1参数介绍王滩发电公司装机为2600MW机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任股份公司制造，每台锅炉配置两台三分仓回
2、转容克式空气预热器及两台成都电力设备制造厂制造的AN系列的AN37e6(V19+4)型静叶可调式轴流引风机，电动机为上海电机厂制造，其主要设计参数如下：风机参数电动机参数项目单位设计参数项目单位设计参数形式静叶可调式轴流风机制造厂上海电机厂型号AN37e6(V19+4)型号YKK900-10制造厂成都电力机械厂额定转速r/min597调节方式入口静叶调节式额定功率kW3800风量m3/s488.11额定电压kV6全风压Pa4142.7额定电流A448风机轴功率kW2332功率因数0.845允许介质温度118.5效率96.7介质密度kg/m30.8912轴承润滑方式 强迫油循环转速r/min58
3、5风机效率840.2引风机能耗分析王滩发电公司1、2机组分别于2005年12月7日、2005年12月28日投入生产运行，投产后发现两台机组锅炉引风机容量裕度过大，在机组满负荷运行时，引风机却在额定负荷下运行，引风机长期处于低出力区域运行，明显增加了锅炉辅机厂用电耗率，影响机组的供电煤耗升高，降低了机组的经济性。为了改善引风机的运行环境、降低机组厂用电率、提高机组的经济性，电厂与华北电力科学研究院有限责任公司于2007年3月对该厂的#1机组锅炉引风机进行了性能测试，现场测试的主要数据如下：锅炉试验典型工况引风机性能参数试验表序号名称单位工况1工况2工况3工况4工况51机组负荷MW60050045
4、04003002#1引风机容积流量M3/s498.4413.7388.6344.0245.53换算到质量流量kg/s423.5353.0333.0307.1217.94#l引风机全压Pa3147.92545.52049.91605.81301.85#1全压比压能NM/kg3765.43021.82416.81813.11475.86#l引风机输入功率kW2376.001800.001584.001224.001116.007#1引风机运行效率69.1261.3452.6447.3630.118#2引风机容积流量M3/s496.2l495.08401.87325.08330.969换算到质量流量
5、kg/s444.20441.86365.18305.8i293.3910#2引风机全压Pa3088.22600.62179.21689.51676.311#2全压比压能NM/kg3504.92952.22424.41811.11903.312#2引风机输入功率kW2304.001872.001512.001224.00lll6.0013#2引风机运行效率69.52671.89060.70447.12052.10l通过引风机试验数据分析，认为王滩发电公司锅炉引风机选型过大，实际运行效率明显偏低，能耗严重偏高，对开展机组节能降耗工作产生了突出的负面影响，同时两台引风机的运行匹配也较差，给引风机的稳
6、定运行造成了隐患。如果进行引风机变频改造，将引风机入口静叶固定在全开角度，烟道系统阻力减小至最低限度，降低系统节流损失，提高风机的工作效率。同时，由节流调节改为变速调节后，不仅其节能效果明显，也可以有效的避免引风机的喘振和抢风情况的发生，提高了引风机的运行稳定性和完全性。1改造方案的确定1.1改造后必须满足机组稳定运行的要求每台锅炉的两台引风机各配备一台高压变频器，并在就地配置引风机变频操作控制单元；为了满足变频器对粉尘和室温的要求，在两台引风机之间的空地空间内设置独立的变频器设备间；在主控制室DCS上增加引风机变频器的启动、停止和工频/变频切换操作端，并设置了独立的变频器调节操作端，运行人员
7、可以通过变频器调节操作端实现对引风机转速的调节，或将变频器投入自动， DCS系统根据锅炉炉膛负压信号发出的引风机自动控制信号，对引风机转速进行调节，从而满足对引风机的控制和对锅炉炉膛压力的调节；图1：引风机变频器一次回路图为了防止发生误操作，在变频器出口开关KM2与旁路开关QF2之间设置了相互闭锁的保护功能，即只能合入一台开关。同时，在变频器出入口刀闸与出入口开关之间装设带电显示器，当带电显示器带电时，闭锁其出入口刀闸QS1、QS2，使其不能操作。1.2变频器逻辑图2.变频器启动、停止操作流程1.3引风机变频改造后的运行操作方式本公司进行变频器改造后，仍然保持了引风机系统原有的连锁、保护逻辑关
8、系。为了方便运行操作，在控制室操作盘上设置了变频器的工频/变频间相互切换的操作端，运行中可以根据需要随时进行工频/变频间的切换操作。引风机变频器的启动操作：在变频方式启动前在就地将QS1、QS2刀闸和旁路开关QF2 送到工作位置,其中QS1和QS2合入，QF2在分闸位置，变频器自检正常后，就地盘显示变频器具备启动条件，在主控制室引风机操作端中点击“启动”按钮，高压开关合闸，变频器检测到高压开关合闸后向DCS发“变频器高压就绪”和“变频器请求运行”信号；此时，在变频器操作端中点击“启动”按钮，延时5s后变频器即以事先设置的10Hz最小启动频率开始启动。为了减小对锅炉炉膛负压的扰动，在变频器启动前
9、保持引风机入口静叶在关闭状态，当变频器启动正常后，再逐渐开大引风机静叶开度，最终保持静叶开度在85，然后可根据炉膛压力情况调节引风机变频器频率（转速）。如果引风机采用工频方式启动，则需要将6KV电源开关置断开并将该开关拉至试验位后，就地将QS1、QS2刀闸断开，旁路开关QF2 送到工作位置，就地手动合上旁路开关QF2后；再将6KV电源开关送至工作位，QF2合闸后， DCS出现“请求合高压”信号，在引风机操作端中点击“启动”按钮，高压开关合闸，风机进入工频运行状态。引风机变频器正常停止的操作：停止变频器前逐渐减小其引风机变频器频率（转速）至10Hz，然后再逐渐关小待停引风机静叶开度至0，在变频器
10、操作端中点击“停止”按钮，即可；在变频器故障出现情况或引风机保护动作时，变频器将出现紧急停止，DCS向变频器发“紧急停机命令”，变频器停止，同时跳开高压开关。该变频器具有运行中进行工频/变频间相互切换的功能，为了减小变频器故障情况切换情况下对锅炉的扰动，通过风机试验确定了引风机变频器频率与静叶开度之间的对应关系曲线（图3），在变频器故障切换的同时，触发引风机静叶动作条件，引风机静叶迅速按照DCS中预先设定的曲线关小对应的引风机静叶开度，以保证锅炉炉膛负压稳定。图3：引风机变频器与静叶开度的对应关系曲线（故障切换曲线）2风机加装变频后相关试验和参数对比2.1风机加装变频后对电机和锅炉安全稳定运行
11、分析引风机在工频方式下启动时，其启动电流一般很高，而在变频方式下启动风机时电机实现了平滑启动，其电机电流平滑上升，消除了大型电机启动时对母线及电机的冲击，延长了电机的使用寿命。锅炉引风机加装变频器以后，引风机的调节方式由静叶节流调节方式改为变频转速调节，不仅降低了节流损失，同时由于变速调节改善了风机运行的特性曲线，消除了由于定压节流调节工况下产生的高、低压压头差，使风机压头与系统压头得到了良好的匹配，避免了节流调节方式下经常出现的系统阻力线位于性能曲线图中失速线的上方时,风机运行不稳定性的出现，从而避免了风机在非稳定区运行时,出现叶片激振，导致疲劳断裂的隐患，也有效的消除了两台引风机之间的失速
12、抢风现象，大大提高了锅炉设备运行的安全性。为了适应电力生产的特殊需要，该引风机变频器实现了运行中进行“工频变频”和“变频工频”的切换功能。为了考验引风机变频器自动切换时对锅炉的扰动工况，于2008年5月14日对2锅炉进行了故障跳闸后的切换试验，试验结果证明，引风机变频器故障切换时基本能够保证机组运行参数在正常范围内，避免了传统变频器发生故障跳闸而工频不能自投造成的引风机跳闸，减小了对变频器故障对机组负荷和参数造成的不利影响，同时也为运行中变频器需退出运行时的切换提供了便利，简化了运行操作。2.2经济效益分析本公司引风机变频器改造后，其节能效果是非常显著的，下面以2锅炉引风机变频器改造前后试验数
13、据为例进行分析比较：1.600MW负荷工况下运行参数：1引风机参数2引风机参数电流A风量t/h功耗kWh电流A风量t/h功耗kWh工频方式325.119372792.93335.699682883.82变频方式252.0510232165.29238.749562050.952.450MW负荷工况下运行参数：1引风机参数2引风机参数电流A风量t/h功耗kWh电流A风量t/h功耗kWh工频方式257.59823.842212.88256.26852.42201.46变频方式122.217791049.87125.217731075.643.300MW负荷工况下运行参数：1引风机参数2引风机参数电
14、流A风量t/h功耗kWh电流A风量t/h功耗kWh工频方式238.068072045.11216.375661858.77变频方式53.15561456.6060.85595522.75图4：引风机相同负荷下功耗比较按全年75负荷率计算，加装变频器后，每年每台锅炉节约厂用电：P（I1UcosI2Ucos）36524220375935.2 kWh式中：I1机组75负荷下加装变频器前的引风机电流I2机组75负荷下加装变频器后的引风机电流U电压Cos功率因数，0.8影响标准煤耗降低：bg（P1P2）f0.782g/kWh式中：P1引风机加装变频器以前平均厂用电率（按75负荷率计算）P2引风机使用变频
15、器以后平均厂用电率（按75负荷率计算）f厂用电率对供电煤耗影响的系数，3.4g/kWh每年一台锅炉节省标准煤BFbg3082.64 t式中：F按75负荷率计算的全年发电量bg使用变频器前后的供电煤耗差3总结王滩发电公司锅炉引风机加装变频器以后，设备运行稳定，消除了引风机失速抢风现象，有效的提高了锅炉机组运行的安全性。引风机变频器系统布置简洁，运行操作便利，便于学习和掌握。该引风机变频器实现了运行中“工频变频”和“变频工频”的切换功能，避免了传统变频器在上述切换操作中必须停止引风机的过程，提高了机组的负荷可用系数，简化了运行操作，同时也在引风机变频器发生意外故障跳闸时，实现自动切换，避免了风机跳
16、闸而触发机组RB动作大幅度减负荷的情况发生。在6KV母线电源的切换过程中对风机变频从未发生过任何影响。王滩发电公司引风机变频器节能效果显著，有效的降低了厂用电率，在节能减排工作中起到了明显的作用。参考文献：1. 成都电力设备制造厂制造的AN系列AN37e6(V19+4)型静叶可调式轴流引风机产品安装使用说明书2. 华北电力科学院王滩发电公司#2锅炉引风机运行工况试验报告3. 华北电力科学院王滩发电公司#2锅炉引风机变频器改造后性能试验报告4. 东方日立（成都）电控设备有限公司高压大功率变频器 HI系列使用说明书作者简介：高振华（1960.7），王滩发电股份公司发电部锅炉专业高级主管（专责工程师），主要从事火力发电厂锅炉运行管理工作。吕长海（1964.5），王滩发电股份公司发电部电气专业高级主管（专责工程师），主要从事火力发电厂电气运行管理工作。注：此文发表于2009年变频器世界2009年第三期，期刊号：ISSN1561-0330