摘要：為了降低廠用電率和提高系統(tǒng)自動化水平, 廣西方元電力股份有限公司來賓電廠分別對其廠內(nèi)2套300MW機(jī)組配備的一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)" title="引風(fēng)機(jī)">引風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了高壓變頻" title="高壓變頻">高壓變頻改造。本文介紹了風(fēng)機(jī)在進(jìn)行變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器改造后所取得的節(jié)能效果,并總結(jié)了在電廠中風(fēng)機(jī)采用變頻裝置的優(yōu)勢。

　　關(guān)鍵詞：高壓變頻器；電廠；風(fēng)機(jī)；節(jié)能效果；優(yōu)勢。

　　一、 概述

　　廣西方元電力股份有限公司來賓電廠是廣西壯族自治區(qū)“七五”期間自籌資金建設(shè)的發(fā)電廠，工程于1987年1月6日開工，2臺機(jī)組分別于1989年3月和1990年1月投產(chǎn)發(fā)電。電廠投產(chǎn)初期由自治區(qū)人民政府委托廣西電力工業(yè)局代管， 1997年4月，為明晰產(chǎn)權(quán)，來賓電廠轉(zhuǎn)由廣西開發(fā)投資公司管理。2003年，廣西投資集團(tuán)有限公司對所轄的電力資產(chǎn)進(jìn)行重組， 8月28日掛牌成立廣西方元電力股份有限公司來賓電廠。
為了提升電廠的技術(shù)品質(zhì)，增強(qiáng)企業(yè)競爭力，廣西投資集團(tuán)有限公司和廣西方元電力股份有限公司于2004年2月啟動來賓電廠改擴(kuò)建2×300MW機(jī)組工程，工程計(jì)劃靜態(tài)投資25.43億元，動態(tài)投資26.6億元，配套脫硫工程投資1.9億元，是在來賓電廠現(xiàn)有場地和進(jìn)廠鐵路、公路及其他生產(chǎn)輔助設(shè)施的基礎(chǔ)上擴(kuò)建，裝機(jī)容量為2×300MW國產(chǎn)引進(jìn)型亞臨界、凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組。2005年2月主體工程動工，2006年7月14日獲是國家發(fā)改委的核準(zhǔn)，兩臺機(jī)組分別于2006年12月31日和2007年4月29日投產(chǎn)。來賓電廠擴(kuò)建工程全面竣工投產(chǎn)后，來賓電廠總裝機(jī)容量達(dá)850MW，成為廣西電力系統(tǒng)的主要電源點(diǎn)之一，對增加廣西火電裝機(jī)容量，優(yōu)化電源電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善電網(wǎng)運(yùn)行條件，加強(qiáng)“西電東送”電網(wǎng)支持及促進(jìn)廣西、來賓市地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極的意義。

　　隨著廣西方元電力股份有限公司來賓電廠的規(guī)模不斷發(fā)展擴(kuò)大，巨大的能源消耗越來越成為制約公司發(fā)展的一大瓶頸，節(jié)能降耗降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)值利潤，對公司的發(fā)展來說已經(jīng)到了刻不容緩的地步。公司2×300MW機(jī)組#3、4爐共有一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)各四臺，這些風(fēng)機(jī)的驅(qū)動電機(jī)是按照最大額定負(fù)荷設(shè)計(jì)的，而鍋爐一年中能在最大額定負(fù)荷段狀態(tài)下運(yùn)行的時間卻很少，大部分時間運(yùn)行在三分之二負(fù)荷段上。這樣，鍋爐對實(shí)際風(fēng)的需要量卻不是所設(shè)計(jì)的最大風(fēng)量，而應(yīng)該是隨著負(fù)荷改變而改變的變化風(fēng)量。為了滿足鍋爐對變化風(fēng)量的要求，傳統(tǒng)工藝一直采用調(diào)整風(fēng)道檔板開度的辦法，這種辦法能夠改變和調(diào)整風(fēng)量，卻無法調(diào)整驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和按比例節(jié)能，造成了工業(yè)生產(chǎn)中能源的大量浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的上升，同時還帶來以下問題：a、采用風(fēng)機(jī)電機(jī)定速運(yùn)行，風(fēng)門調(diào)整節(jié)流損失大、出口壓力高、風(fēng)道磨損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低；b、當(dāng)風(fēng)量降低風(fēng)門開度減小時，風(fēng)門前后壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加；c、長期風(fēng)門調(diào)節(jié)，加速風(fēng)門自身磨損，導(dǎo)致風(fēng)門控制特性變差；d、風(fēng)道壓力過高威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能，嚴(yán)重時導(dǎo)致風(fēng)門泄漏，不能關(guān)嚴(yán)等情況發(fā)生；e、設(shè)備使用壽命短、日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費(fèi)。為提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，降低風(fēng)機(jī)電耗從而降低發(fā)電成本，經(jīng)公司研究決定，對#3、4爐的一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。

　　二、 設(shè)備改造方案

　　1、 現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)

1.1排粉風(fēng)機(jī)四臺

　　1.3增壓風(fēng)機(jī)四臺

　　1.4一次風(fēng)機(jī)四臺

　　2、 變頻器配套選型

　　3、 設(shè)計(jì)方案

　　3. 1排粉風(fēng)機(jī)高壓變頻器設(shè)計(jì)方案：

　　排粉風(fēng)機(jī)高壓變頻器SH-HVF-Y6K/630采用“一拖一手動旁路柜”配置方案，為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時加裝工頻" title="工頻">工頻旁路裝置。變頻器異常時，變頻器不能正常運(yùn)行，電機(jī)可以手動切換到工頻運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，以保證生產(chǎn)的需要；其原理圖如下：

　　QF為甲方側(cè)高壓開關(guān)柜，由甲方提供；QS1、QS2、QS3由乙方與變頻器配套提供。高壓電源經(jīng)用戶開關(guān)柜高壓開關(guān)QF到刀閘柜，經(jīng)輸入刀閘QS1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)出線刀閘QS2送至電動機(jī)；高壓電源還可經(jīng)旁路刀閘QS3直接起動電動機(jī)。進(jìn)出線刀閘QS1、QS2和旁路刀閘QS3的作用是：一旦變頻裝置出現(xiàn)故障，即可馬上斷開出線刀閘QS2，再斷進(jìn)線刀閘QS1，將變頻裝置隔離，手動合旁路刀閘QS3，在工頻電源下起動電機(jī)運(yùn)行。QS1、QS2、QS3安裝在一個刀閘柜中與變頻裝置配套供貨。QS2與QS3之間通過機(jī)械閉鎖，防止誤操作。電機(jī)及用戶側(cè)高壓斷路器QF保留甲方原有設(shè)備。

　　3．2引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)高壓變頻器設(shè)計(jì)方案：

　　引風(fēng)機(jī)高壓變頻器SH-HVF-Y6K/2000、增壓風(fēng)機(jī)高壓變頻器SH-HVF-Y6K/2500、一次風(fēng)機(jī)高壓變頻器SH-HVF-Y6K/630采用“一拖一自動旁路柜”配置方案，為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置。變頻器異常時，變頻器不能正常運(yùn)行，電機(jī)可以自動切換到工頻運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，以保證生產(chǎn)的需要；其原理圖如下：

　　圖中k1、k2、k3為同一柜內(nèi)真空接觸器，k2、k3電氣互鎖，變頻器及其自動進(jìn)線柜由乙方提供。當(dāng)變頻器故障不能運(yùn)行時，自動分k2、k1，合k3，變頻到工頻切換時間約為5秒。電機(jī)及用戶側(cè)高壓斷路器QF保留甲方原有設(shè)備。

　　三、 設(shè)備運(yùn)行情況

　　廣西方元電力股份有限公司來賓電廠所安裝的高壓變頻器，自08年9月第一套高壓變頻器安裝調(diào)試完成投運(yùn)至今，據(jù)用戶反映，設(shè)備運(yùn)行一切正常，達(dá)到了用戶預(yù)期設(shè)計(jì)的效果，提高了廣西方元電力股份有限公司來賓電廠的生產(chǎn)工藝自動化水平、降低了廠用電率、降低了生產(chǎn)成本、獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　以進(jìn)行改造的一次風(fēng)機(jī)為例，改造前風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)如下：

　　當(dāng)發(fā)電負(fù)荷200MW時：液偶輸出轉(zhuǎn)速860. 7 r/min，電機(jī)電流33.86A

　　當(dāng)發(fā)電負(fù)荷300MW時：液偶輸出轉(zhuǎn)速912.27r/min，電機(jī)電流37.42A

　　根據(jù)液偶的輸入轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)速，可得節(jié)能率，為變

　　頻器效率損耗和液偶的損耗。

　　當(dāng)發(fā)電負(fù)荷在300MW時，變頻改造前：

　　P前＝1.732×U×I×cosφ＝1.732×6kV×37.42×0.75＝292 kW

　　變頻改造后，一次風(fēng)機(jī)節(jié)電率

　　＝（1480－912.27）/1480－9％＝29.3％

考慮變頻器的損耗（一般4％左右）和液偶的損耗（一般5％左右）

節(jié)電功率ΔP＝P前×29.3％＝85.5KW

一次風(fēng)機(jī)年節(jié)約電費(fèi)為：

F=ΔP×6000×0.3618＝18.55萬元

四、 改造后效益分析

　　1、直接效益分析

通過對廣西方元電力股份有限公司來賓電廠2×300MW機(jī)組#3、4爐一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行高壓變頻改造，取得了相當(dāng)可觀的節(jié)能收益。跟據(jù)用戶節(jié)能統(tǒng)計(jì)，每臺設(shè)備的平均節(jié)電率都在18%以上，從設(shè)備投入運(yùn)行開始到現(xiàn)在已經(jīng)為用戶節(jié)約大量電費(fèi)，為廣西方元電力股份有限公司來賓電廠取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為公司的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2　　、間接效益分析

　　1、變頻改造后，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動，啟動電流小于額定電流值，啟動更平滑。

　　2、電機(jī)以及負(fù)載轉(zhuǎn)速下降，系統(tǒng)效率得到提高，取得節(jié)能效果。大大減少了對設(shè)備的維護(hù)量，節(jié)約了人力物力資源。

　　3、由于電機(jī)以及負(fù)載采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)后，工作特性改變，設(shè)備工況得到改善，延長設(shè)備使用壽命。

　　4、功率因數(shù)" title="功率因數(shù)">功率因數(shù)由原來的0.85左右提高到0.95以上，不僅省去了功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，而且減少了線路損耗。

　　5、廠房設(shè)備噪聲污染將降低。

　　6、能提高整個系統(tǒng)的自動化水平和工藝水平。

　　7、節(jié)能減排，減少了溫室氣體的排放，保護(hù)了環(huán)境。

　　8、負(fù)載改變頻后，由于變頻器采用單元串聯(lián)移相技術(shù)，因此在理論上可以消除35次以下諧波。由于實(shí)際制造工藝的限制，網(wǎng)側(cè)電壓諧波總含量可以控制在2％以內(nèi)，電流諧波總含量小于2％。延長了電機(jī)的使用壽命。

　　9、變頻輸出采用PWM技術(shù)控制，輸出電壓波形基本接近正弦波，諧波總含量小于2％，上述指標(biāo)均滿足IEEE-519國際電能質(zhì)量諧波標(biāo)準(zhǔn)要求。延長了電機(jī)的使用壽命。

　　五、 我公司變頻調(diào)速裝置的優(yōu)勢

　　1、技術(shù)先進(jìn)

　　主電路結(jié)構(gòu)參照國際最先進(jìn)的水平，設(shè)備主要部件全部采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)器件，控制部分采用進(jìn)口PLC控制，無干擾光纖通訊，強(qiáng)大的控制及自診斷全中文軟件。

　　三環(huán)公司最新研制的III矢量變頻器產(chǎn)品，達(dá)到國際先進(jìn)水平，其設(shè)備性能領(lǐng)先于國內(nèi)同類廠家，深受電力、水泥等高端用戶喜愛。

　　2、設(shè)備可靠

　　湖北三環(huán)公司的產(chǎn)品有可靠的設(shè)計(jì)，采用成熟先進(jìn)的、晶體管化的脈寬調(diào)制設(shè)計(jì)從本質(zhì)上保證可靠性；主、輻電路均采用冗余設(shè)計(jì)，先進(jìn)的旁路采用功率單元旁路和電氣工頻旁路，可最大限度地實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行，絕對保證用戶不因變頻故障而停機(jī)；內(nèi)置的控制方式，適合不同的負(fù)載情況，對風(fēng)機(jī)、水泵、恒轉(zhuǎn)矩，以及恒功率系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。

　　在國內(nèi)第三方調(diào)查機(jī)構(gòu)組織的調(diào)查中，三環(huán)公司產(chǎn)品設(shè)備月故障率低于國內(nèi)同類廠家，與國外進(jìn)口產(chǎn)品相當(dāng)。

　　3、無諧波設(shè)計(jì)

　　湖北三環(huán)公司的技術(shù)路線采用多電平技術(shù)，通過多重疊加來降低諧波幅度和提高諧波次數(shù)，使諧波遠(yuǎn)小于國家要求。純凈的無諧波輸入對電網(wǎng)不存在任何干擾； 保護(hù)各類電子設(shè)備免受諧波干擾； 讓用戶無需考慮昂貴的諧波濾波器及由電網(wǎng)參數(shù)變化帶來的相關(guān)的諧振問題。湖北三環(huán)公司HVF無諧波系列變頻器能滿足IEEE519-1992和GB/T14549-93對電壓失真最嚴(yán)格的要求，完全符合供電部門最嚴(yán)格的要求。

　　4、矢量控制

　　SH-HVF系列高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品，采用高速數(shù)字信號處理器（DSP）芯片作為主控制芯片，結(jié)合先進(jìn)的異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制技術(shù)，以啟動轉(zhuǎn)矩大，動態(tài)響應(yīng)快為主要特征，將大大拓寬高壓變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域，為用戶提供更高性能的交流傳動。矢量控制高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品具有以下主要功能：高壓掉電恢復(fù)自動重啟；任意轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)啟動；各種故障分類處理，盡可能保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)行。

　　5、與其它變頻器不同，SH-HVF系列高壓變頻器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會產(chǎn)生用戶不希望的副作用：

　?。?）不會使工廠配電系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的諧波失真；不需要電力濾波器；對敏感設(shè)備無干擾；不會使功率因數(shù)補(bǔ)償電容器產(chǎn)生諧振問題。

　　（2）功率因數(shù)很高，在整個調(diào)節(jié)速度范圍內(nèi)為95%或更高，無需進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。

　?。?）無需因輸出諧波而降低電機(jī)的任何額定值。與直接采用電網(wǎng)電壓相比，電機(jī)不產(chǎn)生額外熱量。

　?。?）不會產(chǎn)生引起機(jī)械共振的轉(zhuǎn)矩脈動。

　?。?）與直接使用電網(wǎng)電源相比，不會使電機(jī)噪音明顯增加。

　?。?）與直接使用電網(wǎng)電源相比，不會對電機(jī)絕緣產(chǎn)生明顯影響。

　　（7）在整個電機(jī)速度范圍內(nèi)可以不限制電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，而僅受電機(jī)本身過熱限值影響。

　　（8）風(fēng)機(jī)噪音小于75分貝，所以即使在滿負(fù)荷運(yùn)行的變頻器旁邊也可以進(jìn)行正常的交談。

　?。?）單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，所以，如果需要可在數(shù)分鐘內(nèi)更換損壞的模塊。基于微處理器的高級診斷程序可精確查找任何故障位置。