轴流风机电机双速节能改造可行性分析及效果评估

2016-04-09贵州黔西中水发电有限公司

电子世界 2016年5期

关键词：双速电量接线

贵州黔西中水发电有限公司石峰

贵州黔西中水发电有限公司石峰

0　概述

某电厂#5机组（600MW）锅炉配两台静叶可调轴流引风机，并联运行。

引风机及配套电机基本参数：

引风机型号　流量　风压　效率　转速AN37E6(V13+4º)　 560.3m3/s　 5547　 85.8%　 597r/min电动机型号　额定电压　额定功率　极数　转速YKK900-10　6000V　 3400kW　 10　 597r/min

图1所示为改造前引风机实际运行时的性能曲线图。

图1　改造前引风机的运行性能曲线

#5机组投运以来，锅炉引风机运行稳定，但运行效率低，600MW时#5炉引风机A侧效率75.4%、B侧效率62.8%，450MW时A侧效率65.4%、B侧效率63.8%；300MW时A侧效率41.3%、B侧效率49.7%，造成引风机效率低的原因主要是该型风机与锅炉烟气系统阻力匹配不好，风机选型太大而系统阻力较低，另外该型风机在低负荷时静叶调节经济性较差。因此，应对引风机进行节能改造，提高效率，有效减少电能消耗，达到提效节能的目的。

1　引风机节能改造的方向

针对引风机效率低问题，我们进行了全面分析，认为主要改造方向有三种：一是对风机本体进行改造，二是改为变频调速驱动，三是电机改为近极数的单绕组双速电动机，运行在低速。三种改造方案简述如下：

（1）对风机本体改造需改变风机叶轮直径才能满足要求，叶轮、机壳均需改造，改造工作量大，工期长，费用高。

（2）针对引风机进行变频调节改造后的节电效果进行了计算。引风机改用变频调速的性能曲线见图2，节电量估算见表1。

图2　锅炉引风机调速性能曲线

从图1可见，风机未运行在最高效率区，从表1估算出的年节电量约336.4万kWh，上网电价按0.37元/ kWh计，年节约经费127.6万元。两台变频器改造约需750万元，不考虑维护成本，至少6年才可回收投资改造成本。考虑到改为变频调速以后，电气故障点增加较多，发生电气故障的几率也大大增加。同时由于变频器故障引起的负荷返航等故障造成的损失也大。同时，一旦今后安装烟气脱销装置，变频改造的节电量将大打折扣。

表1　锅炉引风机变频改造经济性估算

（3）考虑到目前引风机出力过大，如果降一级转速后能够满足当前机组满负荷(600MW)运行的需要，则可以将风机马达极对数增加一级，将转速从597rpm降为497rpm。改造后马达和风机由于转速降低，轴承承受的载荷将减轻，轴承寿命必将增加，同时，转速降低以后低负荷时静叶的最低开度比当前运行工况大，更加远离失速区，对风机的运行更加安全。该型风机降速后的性能曲线如图2所示。从图3可见该型风机降速后，目前可满足机组600MW负荷需要，且有一定的裕量，平均运行效率可提高约8%(600MW)～20%(300MW)。但富裕量已经较小，机组在BMCR工况运行（电负荷660MW）有困难。为稳妥起见，可将电机改为双速电机（597rpm// 497rpm），通常情况下都采用低速，个别特殊情况(例如需要作汽机VWO工况性能试验时)才使用高速。

现引风机配套电机功率为3400kW，改为双速后，低速下的功率必须≥2000kW方能满足机组带600MW负荷的需要。

图3　引风机降速后性能曲线

2　风机电机单绕组双速改造技术方案

2.1单绕组双速改造的设计思想

近年来，随着科技进步，鼠笼型异步电动机调速方法很多，使用一套定子绕组仅靠改变其接线方式，不需变动其他设备，即可达到两种速度。这种改造费用低，运行、维护方便，可靠性高。

实现单绕组双速改造有两种方法：反向法变极和换向法变极。本工程采用换向法变极，即在改造设计时以高转速档为基本极，进行对称轴线优化，实现低转速档的单绕组双速功能；电机双速改造同时，在机壳适当部位，设置双速切换的出线箱，分别为两种不同极数的接线连接方式，切换时只须改变接线端子上的连接片即可，整个电气系统可不必变动，改造后的双速电机运行良好。

2.2电机参数

电机厂生产的原电机参数：

电机型号：YKK900-10；额定功率：3400kW；

转速：597r/min；额定电压：6KV；

额定电流：402A；相数：3；

功率因数：0.847；绝缘等级：F；

防护等级：IP55；冷却方式：空冷；

改造项目内容：电机由10极改造为10/12极。

电机改造后的参数：

极数：12；功率：2300kW；

转速：495r/min；电压：6kV；

额定电流：325A；其余参数不变。