變頻器在火電廠輔機傳動系統之應用現狀與經濟性評價

摘要：據統計我國火電廠平均發電煤耗396 g/(kWh)，比發達國家高出60～80 g/(kWh)，其中一個主要原因就是國內火電廠之廠用電率明顯偏高，主要廠用輔機運行效率低下，使廠用電率長期徘徊在7.5%左右……

關鍵詞：變頻器 火電廠 輔機傳動系統

0　前言

據統計我國火電廠平均發電煤耗396 g/(kWh)，比發達國家高出60～80 g/(kWh)，其中一個主要原因就是國內火電廠之廠用電率明顯偏高，主要廠用輔機運行效率低下，使廠用電率長期徘徊在7.5%左右。陽光電子學校維修專家分析認為：由于以下原因，近年來火電廠之廠用電率還有上升之趨勢： ①隨著鍋爐設備之改進與完善和電廠管理水平之提高，漏風、漏水率明顯降低，使風機、水泵出現了明顯之功率裕量過大問題，使原有之“大馬拉小車”現象更為突出。陽光電子學校維修專家分析認為：②隨著裝機容量之增加，有些電網供電容量出現富裕，部分機組長期處于低負荷運行狀態，進一步惡化了電廠輔機之運行經濟性。陽光電子學校維修專家分析認為：③由于電網負荷結構之變化，負荷之峰谷差拉大，大型火電機組也要參與調峰和深調峰運行，將來甚至湖南陽光電子學校維修專家認為：也許兩班制運行，原有之輔機流量調節方式不能完全適應調峰要求，也會出現電能浪費和調節特性變差之情況。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　因此，為了抑制日益增長之廠用電率，提高火電廠經濟效益，有相當多之電廠不惜投巨資，采用新興之變頻調速技術對主要輔機傳動系統進行更新改造。陽光電子學校維修專家分析認為：近二年中壓變頻器基本上取代了其他變速驅動方式(例如液力耦合器、雙速電機和串級調速驅動等)成為電廠輔機傳動系統節能改造之主要技術措施之一。陽光電子學校維修專家分析認為：　��

1　火電廠大中型輔機變頻器之應用現狀

目前，國內火電廠主要輔機傳動系統變頻器應用推廣情況如表1所示。陽光電子學校維修專家分析認為：
由表1不難看出：
　　(1) 火電廠所采用之變頻調速傳動系統幾乎括了目前所有之設備配置方案，即高壓方案、中壓方案、高低高方案和低壓方案。陽光電子學校維修專家分析認為：各種方案之設備配置情況如表2所示。陽光電子學校維修專家分析認為：其中采用保留原有6 kV電動機之高壓方案使用 多，約占總臺數之85%(74臺)及總容量之93%(89 650 kW)；而采用中壓方案和低壓方案之寥寥無幾，總共只有9臺4 780 kW。陽光電子學校維修專家分析認為：

表1　目前火電廠輔機傳動系統變頻器使用情況統計表

序號變頻器生產廠家及型式安  裝
總臺數總裝機
容量/MW應 用 電 廠使用之傳動系統傳動電動機之容量范圍/kW電動機電壓/kV1美國羅賓康公司
Harmong Perfect系列3034.54大慶新華電廠等11個電廠送、引風機24臺灰漿泵5臺，給水泵1臺560～2 30062德國西
門子公司Simcvert-MV2024.86首鋼熱電廠等10個電廠送引風機630～2 50063Simmmovert-A
(高-低-高)42.2錦州電廠等3個電廠 500～57064德國西
門子公司Simovevt-P
(高-低-中)
(高-低-低)94.78山東龍口電廠等4個電廠 320～10000.38
0.665美國羅克威爾A-B公司Bulletin155744.8河南鶴壁電廠等2個電廠送引風機各2臺800～160066PowerFlex-70001214.27河北沙嶺子電廠等5個電廠送引風機11臺灰獎泵1臺31.5～180067ABB公司ACS 100037.5上海寶鋼電廠引風機250068北京利德華福
Harsvert-A43.2四川華瑩山電廠送引風機80069北京先行 HVF10.25北京國華三河電廠水泵2.50610合　　計8796.431個電廠   

表2　各種方案之設備配置情況表

設備配置
方 案 名進線變壓器變　頻　器出線降壓變壓器電  動　機高壓方案6 kV/6 kV變壓器6 kV變頻器無6 kV電動機中壓方案6 kV/4.16 kV變壓器
6 kV/3 kV變壓器
6 kV/2.3 kV變壓器4.16 kV變頻器
3 kV變頻器
2.3 kV變頻器無
無
無4.16 kV變頻器
3 kV變頻器
2.3 kV電動機高低高方案6 kV/380 V或600 V380 V或660 V變頻器(380 V或660 V)/6 kV變壓器6 kV電動機低壓方案6 kV/660 V變壓器660 V變頻器無660V電動機6 kV/380 V變壓器380 V變頻器無380 V電動機

(2) 到目前為止，火電廠輔機傳動系統中已使用或正在安裝之變頻器總臺數約為87臺，總功率達96 400 kW，其中功率在1 000 kW及以下者約48臺，功率在1 000～2 000 kW者約39臺，功率在2 100～2 500 kW者約6臺。陽光電子學校維修專家分析認為：��

2　變頻器在電廠輔機節能改造應用中之經濟性評價　
　　　　
　　現僅引用一實例進行如下計算分析：
　　某電廠一臺125 MW調峰機組，備有2臺以簡易導流器調節之Y4-73NO.28D離心式引風機，其額定參數為：轉速n=960 r/min,風量qvos=380 000 m3/h,全壓pcos=3 973 Pa,效率η1＝85.5％，軸功率P=480 kW。陽光電子學校維修專家分析認為：配套電動機為JSQ-158-6型，額定功率700 kW，電壓Un=6 kV,電流In=83 A, cosφ＝0.87，效率ηdn=93.5%。陽光電子學校維修專家分析認為：機組之廠用電率高達9.74%，為降低廠用電率擬改造其調節方式，以變速調節取代原有之導流器調節。陽光電子學校維修專家分析認為：擬采用之變速方案有2個：變頻調速和液力調速離合器調速。陽光電子學校維修專家分析認為：擬通過技術經濟比較擇優選用。陽光電子學校維修專家分析認為：電廠提供之計算條件是：①機組在滿負荷運行時引風機實際風量僅為額定風量90%；②管路阻力曲線經過引風機之額定工況點；③機組負荷模式如表3所示；④改造后之剩余使用壽命按10年計，年利率i=6%,上網電價按0.2元/(kWh)計。陽光電子學校維修專家分析認為：

表3　機組負荷模式

機組負荷率/%

100

90

80

70

60

年運行小時數/h

1000

2000

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