变频器在火力发电厂的合理运用

2016-05-09陈力新孙建邦陈锐

综合智慧能源 2016年1期

关键词：节能降耗火电厂变频器

陈力新，孙建邦，陈锐

(哈尔滨热电有限责任公司，哈尔滨　150046)

变频器在火力发电厂的合理运用

陈力新，孙建邦，陈锐

(哈尔滨热电有限责任公司，哈尔滨150046)

摘要:某电厂为实现300 MW燃煤机组节能降耗的目标，对厂用电动机加装了变频器。对加装变频器后的设备运行工况进行了跟踪分析，针对出现的问题给出了处理方法，供同类型机组推进节能降耗工作时参考。

关键词:火电厂;电动机;变频器;节能降耗

0　引言

越来越多的300 MW火力发电机组在电网中作为调峰机组使用，在低谷电量时机组有功功率会降到额定功率的50 ％。其附属转机如锅炉引风机、送风机、一次风机及汽轮机凝结水泵等，如果没有变频电源来降低转速，只能依靠关小出口挡板来降低出力，会产生很大的节流损失。为了降低厂用电量，某火力发电厂对2台300 MW燃煤机组使用工频电源的厂用电动机加装了变频器。

1　设备概况

该电厂安装2套300 MW火力发电供热机组。锅炉型号，HG－1025/17.5－YM36;汽轮机型号，CN250/300－16.67/537/537;发电机型号，QFSN－300－2。汽轮机采用亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、抽凝汽式汽轮机。给水系统采用单元制，每台机组设置2台50 ％容量汽动调速给水泵，1 台30 ％容量6 kV电动调速给水泵。凝结水系统采用中压凝结水精处理系统，每台机组配3台6 kV凝结水泵，5台供热用6 kV热网线路循环水泵，3台6 kV热网疏水泵。

锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉。每台锅炉配置6 kV引风机电机、送风机电机、一次风机电机各2台。

2　汽轮机用厂用电机

2.1凝结水泵

2008年年底，首先在汽轮机凝结水泵上加装变频器，3台6 kV凝结水泵加装了某公司SBH系列高压变频器，工频电源与变频电源之间手动进行切换，凝结水泵电机可由变频器控制调速运行。通过跟踪对比，发现凝结水泵电机电流由原来工频的年平均47 A下降到现在的年平均34 A，节能效果显著，并且变频器技术性能完全满足凝结水系统运行工艺要求。加装变频器前、后汽轮机用厂用电机运行时技术参数见表1。

表1　加装变频器前、后汽轮机电机技术参数

2.2凝汽器冷却用循环水泵

汽轮机凝汽器真空度保持在最佳真空度附近，可以获得很高的经济效益。汽轮机原来设有2台6 kV高速、低速循环水泵。通过投入/停止高速、低速循环水泵改变循环水流量来改变机组凝汽器真空度，调节效果差。

循环水泵加装变频器后，以机组凝汽器最佳真空度为目标值闭环调节循环水泵转速，通过对循环水流量的有效调节，使凝汽器真空度保持在最佳真空度附近，不但节能，而且使机组发电效率得到了提高。

2.3供热用热网循环水泵、热网疏水泵

供热机组冬季需要根据室外温度变化随时调整供热热水的温度和压力。热网循环水泵电机加装变频器后，在节能的同时，可以做到精确调整，保证供热参数正常，提高了供热服务质量。热网疏水泵电机加装变频器后，通过闭环调节，保持热网加热器水位正常，提高了热网加热器的换热效率。

3　锅炉用厂用电机

锅炉配置的风机是按锅炉最大出力情况下所需最大风量来设计的，并考虑锅炉在事故情况下一定的风量裕度，所以，锅炉风机电机功率的配置一般都较大。风机电机以工频电源运行时，风机挡板不能全开，从表2中的统计数据可看出，正常情况下锅炉风机挡板的年平均开度，引风机为61％左右，送风机仅为32％左右。用挡板调节控制风机出力，电能浪费在克服挡板的阻力上，造成厂用电率高，影响机组经济运行。先后对2台6 kV引风机电机、2台6 kV送风机电机、2台6 kV一次风机电机加装了国电南京自动化股份有限公司的ASD6000S型高压变频器，风机电机在变频电源下运行时，出口挡板全开，电机电流下降显著，节能效果好，并且风机失速情况得到改善。

表2　加装变频器前、后锅炉电机技术参数

4　厂用电机加装变频器后的问题及对策

(1)变频器发生故障造成电机跳闸后，可以手动倒换为工频电源继续运行，但重要电机暂时停止运行。例如，锅炉一次风机跳闸会对锅炉稳定燃烧产生较大的扰动，曾发生一次风机变频器故障导致一次风机跳闸而造成机组被迫减负荷的事件。为此，变频器生产厂家对锅炉的2台6 kV引风机电机、2台6kV送风机电机、2台6kV一次风机电机变频器进行了改造。改造后，变频电源与工频电源之间采用自动切换方式，变频电源发生故障断电后，自动切换到工频电源，电动机保持连续运行，不影响机组正常运行。同时，风机出口挡板在全开位置自动关小至预定开度。以引风机为例，当风机变频运行时，风机挡板在全开位置，风机转速根据炉膛负压由变频器自动调整，当变频器故障时，工频旁路开关自动投入，风机由变频电源过渡到工频电源继续运行。引风机出口挡板自动关至预订位置，继续保持炉膛微负压运行［1］。

当变频器故障时，工频旁路开关自动投入，风机由变频电源自动转换至工频电源运行，会对锅炉运行工况产生扰动，此时需要运行人员及时监视，必要时人工参与调整，运行人员应对此做好技术上的准备工作。

(2)高度重视环境温度和粉尘对变频器的影响。由于变频器受所处环境粉尘、温度等因素影响，将会导致变频器故障停机。变频器正常运行时，对环境温度要求较高，一般要求环境温度低于40℃，在现场应建设变频器设备间。变频器发热量较大，变频器设备间要安装冷风器、空调及照明电源箱，以满足冷却和照明的需求。环境温度超过40℃时，变频器应按每升高1℃降额5％使用。锅炉厂房内粉尘大，变频器设备间不应安装在锅炉厂房内，最佳位置应该选择在厂用6 kV母线室下部，不但可以降低造价，而且方便管理维护。

(3)厂用380 V电源不稳定。厂用380 V母线上接带大量负荷，这些设备在故障时会导致380 V母线电压下降，另外，380 V母线在进行工作和备用电源切换时会发生供电瞬时中断现象。变频设备对电源电压要求很高，当电源电压瞬间下降或中断时，变频设备会自动切除。例如，锅炉给煤机变频器因为上述原因平均每年跳闸10余次，对锅炉的稳定运行产生了影响。为了防止这种情况频繁发生，锅炉的给煤机、空气预热器等重要电动机变频器都加装了低电压穿越装置，当电源电压瞬间下降或中断时，变频器备用电源自动投入，保持对变频设备连续供电，电源电压恢复后，变频器备用电源自动退出。加装低电压穿越装置后，因为电源电压瞬间下降或中断，使锅炉给煤机跳闸的事件不再发生［2］。