变频器在火电厂中的应用

梁延峰

（华电能源牡丹江第二发电厂，黑龙江 牡丹江 157015）

1 前言

据统计，我国火电厂平均发电煤耗396 g/（kW·h），比发达国家高出60～80 g/（kW·h），其中一个主要原因就是国内火电厂的厂用电率明显偏高，厂用辅机运行效率低下，使厂用电率长期徘徊在7.5%左右。因此，为了抑制日益增长的厂用电率，提高火电厂经济效益，有相当多的电厂不惜投巨资，采用新兴的变频调速技术对主要辅机传动系统进行更新改造。近两年，中压变频器基本上取代了其他变速驱动方式，成为电厂辅机传动系统节能改造的主要技术措施之一。

2 火电厂大中型辅机变频器的应用现状

目前，国内火电厂主要辅机传动系统变频器应用推广情况：

（1）火电厂所采用的变频调速传动系统几乎包括了目前所有的设备配置方案，即高压方案、中压方案、高低高方案和低压方案。其中，采用保留原有6 kV电动机的高压方案使用最多，约占总台数的85%（74台）及总容量的93%（89 650 kW）；而采用中压方案和低压方案的总共只有9台4 780 kW。

（2）到目前为止，火电厂辅机传动系统中已使用或正在安装的变频器总台数约为87台，总功率达96400kW，其中功率在1000 kW及以下的约48台，功率在1 000～2000 kW约39台，功率在2 100～2 500 kW约6台。

3 变频器在电厂辅机节能改造应用中的经济性评价

某电厂1台125MW调峰机组，备有2台简易导流器调节的Y4-73NO.28D离心式引风机，其额定参数为：转速n=960 r/min，风量 qvos=380 000m3/h，全压 pcos=3 973 Pa，效率 η1＝85.5%，轴功率P=480 kW。配套电动机为JSQ-158-6型，额定功率700 kW，电压Un=6 kV，电流 In=83 A，cosφ＝0.87，效率 ηdn=93.5%。机组的厂用电率高达9.74%，为降低厂用电率拟改造其调节方式，以变速调节取代原有的导流器调节。

3.1 原有调节方式下引风机耗电量

由产品样本查得Y4-73型引风机的无因次特性曲线，并在其上画出管路的阻力曲线，该曲线是过坐标原点和额定工况点的二次抛物线。

利用这些特性参数，可计算得到原有调节方式下引风机的耗电量，计算采用常规方法，计算步骤和结果见表1。

表1 采用导流器调节时引风机的耗电量计算

表2 采用变频器调速时引风机的耗电量和节电率计算

3.2 改用变频器调速时，引风机耗电量和节电率计算

改用变频器调速时管路的阻力曲线不变，各运行工况点必位于管路阻力曲线上，故可利用管路的阻力曲线方程由已知风量qv按下式计算相应的引风机全压p：

变频调速时引风机效率ηf基本不变，则可用式（2）计算轴功率：

由上述公式计算可得，在变频调节方式下引风机的耗电量和节电率见表2。

3.3 3种调节方式经济性分析比较

用静态差额回收期法和动态总费用现值法比较3种调节方式的经济性。总费用现值法是指将设备的总投资和设备有效使用期的运用费用按资金的时间价值规律拆算到有效使用期第一年的总费用PV。当多个方案比较时，总费用现值PV最小者为最优方案，对3种调节方式经济性进行了比较计算，计算结果见表3。

由上述计算结果可以看出，尽管变频调速方案节电率高达36.3%，比液力调速离合器方案高出13.7个百分点，年节电电费高达18.67万元，也比液力调速离合器方案高出7.07万元，节电效果可谓显著。但其总费用现值却比液力调速离合器方案高29.7万元，投资回收期也比液力调速离合器方案高出3.91年，变频调速方案的经济性明显地差于液力调速离合器方案。若要使变频调速方案的总费用现值与液力调速离合器方案的总费用现值相当，变频调速装置的初投资额应降到66.3万元以下，降幅约为31%。

表3 3种调节方式的投资回收期和总费用现值比较