變頻器在火電廠輔機傳動系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與經(jīng)濟性評價

變頻器在火電廠輔機傳動系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與經(jīng)濟性評價摘要：據(jù)統(tǒng)計我國火電廠平均發(fā)電煤耗396g/(kWh)，比發(fā)達國家高出60～80g/(kWh)，其中一個主要原因就是國內(nèi)火電廠的廠用電率明顯偏高，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(guān)鍵字：變頻器火電廠輔機傳動系統(tǒng)0前言據(jù)統(tǒng)計我國火電廠平均發(fā)電煤耗396g/(kWh)，比發(fā)達國家高出60～80g/(kWh)，其中一個主要原因就是國內(nèi)火電廠的廠用電率明顯偏高，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。由于以下原因，近年來火電廠的廠用電率還有上升的趨勢：①隨著鍋爐設(shè)備的改進與完善和電廠管理水平的提高，漏風(fēng)、漏水率明顯降低，使風(fēng)機、水泵出現(xiàn)了明顯的功率裕量過大問題，使原有的“大馬拉小車”現(xiàn)象更為突出。②隨著裝機容量的增加，有些電網(wǎng)供電容量出現(xiàn)富裕，部分機組長期處于低負荷運行狀態(tài)，進一步惡化了電廠輔機的運行經(jīng)濟性。③由于電網(wǎng)負荷結(jié)構(gòu)的變化，負荷的峰谷差拉大，大型火電機組也要參與調(diào)峰和深調(diào)峰運行，將來甚至可能兩班制運行，原有的輔機流量調(diào)節(jié)方式不能完全適應(yīng)調(diào)峰要求，也會出現(xiàn)電能浪費和調(diào)節(jié)特性變差的情況。因此，為了抑制日益增長的廠用電率，提高火電廠經(jīng)濟效益，有相當(dāng)多的電廠不惜投巨資，采用新興的變頻調(diào)速技術(shù)對主要輔機傳動系統(tǒng)進行更新改造。近二年中壓變頻器基本上取代了其他變速驅(qū)動方式(例如液力耦合器、雙速電機和串級調(diào)速驅(qū)動等)成為電廠輔機傳動系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施之一。1火電廠大中型輔機變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀目前，國內(nèi)火電廠主要輔機傳動系統(tǒng)變頻器應(yīng)用推廣情況如表1所示。由表1不難看出：(1)火電廠所采用的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)幾乎包括了目前所有的設(shè)備配置方案，即高壓方案、中壓方案、高低高方案和低壓方案。各種方案的設(shè)備配置情況如表2所示。其中采用保留原有6kV電動機的高壓方案使用最多，約占總臺數(shù)的85%(74臺)及總?cè)萘康?3%(89650kW)；而采用中壓方案和低壓方案的寥寥無幾，總共只有9臺4780kW。表1目前火電廠輔機傳動系統(tǒng)變頻器使用情況統(tǒng)計表田序號是變頻器生產(chǎn)廠初家及型式激安兩

則準裝

添總臺數(shù)貢總裝機

駛?cè)萘克?MW灌應(yīng)厭踐用旦釣電右私廠爭使用的傳動系如統(tǒng)皂傳動電動機的具容量范查圍茅/kW宗電動機電銷壓促/kV甚1鄰美國羅賓康公對司

掀Harmon都gPerf泰ec扣t賺系列谷30聰34.54毯大慶新華電廠第等攻1脹1燃個電廠鍛送、引風(fēng)錫機頌2修4設(shè)臺灰漿趨泵全5探臺，給水莫泵縫1恥臺母56愉0悼～陵2300蝦6成2舒德國西

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表2各種方案的設(shè)備配置情況表設(shè)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6kV/6kV變壓器6kV變頻器無6kV電動機中壓方案6kV/4.16kV變壓器6kV/3kV變壓器6kV/2.3kV變壓器4.16kV變頻器3kV變頻器2.3kV變頻器無無無4.16kV變頻器3kV變頻器2.3kV電動機高低高方案6kV/380V或600V380V或660V變頻器(380V或660V)/6kV變壓器6kV電動機低壓方案6kV/660V變壓器660V變頻器無660V電動機6kV/380V變壓器380V變頻器無380V電動機(2)到目前為止，火電廠輔機傳動系統(tǒng)中已使用或正在安裝的變頻器總臺數(shù)約為87臺，總功率達96400kW，其中功率在1000kW及以下者約48臺，功率在1000～2000kW者約39臺，功率在2100～2500kW者約6臺。2變頻器在電廠輔機節(jié)能改造應(yīng)用中的經(jīng)濟性評價現(xiàn)僅引用一實例進行如下計算分析：某電廠一臺125MW調(diào)峰機組，備有2臺以簡易導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的Y4-73NO.28D離心式引風(fēng)機，其額定參數(shù)為：轉(zhuǎn)速n=960r/min,風(fēng)量qvos=380000m3/h,全壓pcos=3973Pa,效率η1＝85.5％，軸功率P=480kW。配套電動機為JSQ-158-6型，額定功率700kW，電壓Un=6kV,電流In=83A,cosφ＝0.87，效率ηdn=93.5%。機組的廠用電率高達9.74%，為降低廠用電率擬改造其調(diào)節(jié)方式，以變速調(diào)節(jié)取代原有的導(dǎo)流器調(diào)節(jié)。擬采用的變速方案有2個：變頻調(diào)速和液力調(diào)速離合器調(diào)速。擬通過技術(shù)經(jīng)濟比較擇優(yōu)選用。電廠提供的計算條件是：①機組在滿負荷運行時引風(fēng)機實際風(fēng)量僅為額定風(fēng)量90%；②管路阻力曲線經(jīng)過引風(fēng)機的額定工況點；③機組負荷模式如表3所示；④改造后的剩余使用壽命按10年計，年利率i=6%,上網(wǎng)電價按0.2元/(kWh)計。表3機組負荷模式機組負荷率/%10090807060年運行小時數(shù)/h100020005005003000燃按上述數(shù)冶據(jù)，作如下計示算號。超晝雹抗2.熱1植原有調(diào)節(jié)方捐式下引風(fēng)機耗提電量餃由產(chǎn)品樣晴本查頌得鹿Y4-7壟3慌型引風(fēng)機的無樹因次特性曲線夾，并在其上畫攻出管路的阻力扮曲線。該曲線噴是過坐標(biāo)原點竄和額定工況點仁的二次拋物線怕，其表達式為冬存領(lǐng)渠橫紹承(盡1)島式中，素為管道系統(tǒng)無榜因次全壓；慕為引風(fēng)機的流斗量系數(shù)；濱為引風(fēng)機額定正全壓系數(shù)和額妄定流量系燦數(shù)弄,樸由特性曲線可徐查得在導(dǎo)流器久全開時，引風(fēng)三機的無因次特祝性參數(shù)為長；革為引風(fēng)機的功泰率系數(shù)。利用掙這些特性參數(shù)尖，可計算得到灰原有調(diào)節(jié)方式我下引風(fēng)機的耗登電量，計算采糕用常規(guī)方法壤［禽1草］歉，計算步驟和炒結(jié)果如獻表贏4雀所示。晚表筆4夕采用導(dǎo)流器偶調(diào)節(jié)時引風(fēng)機嫩的耗電量計算造計算立序欺號譯昂主機負荷尸率率/%100眾9080廉7060括1匆政流量垃q員v悅/m遺3恐·h哄-1款3420翅00307鴿8002繩73600貌2394躁00205鷹2002脈菌流量系數(shù)尊0.18濾0.162急0.144爹0.126飄0.108虎3因稍功率系數(shù)恰(挖由豈查特性曲雙線作)0.08俗40.07廁50.06辭80.06彎20.05既64議察軸功率利415.6脈7371.和1336.灶49306關(guān).8277歌.15解走電源功率詳P資B抖=某P詢/飯η辰d急/kW45散5.340囑9.637料3.883屋43312近.756須會年耗電合量禁=燙P捷B嘩×漏年運行小時充數(shù)撈/kWh4搶55300赴8192膊00186摩9401扒71780澤9382沈507橋監(jiān)年總耗電濱量怖2571武470豈注：表中蠻η坊d梳為電動機效率剛，由電動機效難率曲線查得。仔貓俯羊2.攜2截改用變頻器腔調(diào)速時，引風(fēng)給機耗電量和節(jié)錫電率計煩算哲辱便改用變頻嘉器調(diào)速時管路俯的阻力曲線不托變，各運行工哥況點必位于管院路阻力曲線上圣，故可利用管駛路的阻力曲線班方程由已知風(fēng)理量削q裁v壘按下式計算相顏應(yīng)的引風(fēng)機全覺壓撲p薄繩苗該(這2)腥變頻調(diào)速哥時引風(fēng)機效率獸η肉f憑基本不變，則出可用下式計算胳軸功率里欠抖亞P盒=博pq疫v善/1000屋η援f塘扁攔(3)廉由上述公教式計算得，在糖變頻調(diào)節(jié)方式撥下引風(fēng)機的耗銷電量和節(jié)電率模如蛙表氏5涌所示。拖表喜5娘采用變頻器副調(diào)速時引風(fēng)機禁的耗電量和節(jié)僻電率計算計算序號饅主機負荷遣率溜/%100908070601傳風(fēng)機風(fēng)量皂q衣v編/m撥3駁·s樣-195.085.576.066.557.02全壓醒3215.受4峰2602.令4怕2056.市3職1574.該3海1156.宣63秩引風(fēng)機內(nèi)效率量η飽i索/%85.585.585.585.585.54喝引風(fēng)機全效率令η批f辟/%83.583.583.082.582.55玩引風(fēng)機軸功率旬P者=銹pq暴v叢/1000禽η遵f索/kW365.8266.5188.3126.979.96喉電動機負載率斤β0.5230.3810.2690.180.1147拘電動機效率絡(luò)η陸d分/%90.588.284.778.768.28辰變頻器挪η煌v痕/%97969492919域電源輸出功率攏P田B胞=廊P臺/而η個d政·屋η齡v乒/kW416.7314.7236.5175.3128.710溝年耗電飛量懷=林P診B顧·月年運行小時極數(shù)匆/kWh416700膊62940間0的11825包087650科38610鼠011古年總耗電五量非/kWh符1638予10012篩變頻調(diào)速方式石節(jié)電愧率稿=(257策1470-類1638牛100)/2饅5714滴70=0.3籃63=36.查3%遞2.劇3稼改用液力調(diào)翠速離合器時引烏用機的耗電量壟和節(jié)電率計算半爐采用液力章調(diào)速離合器時聽，仍屬于調(diào)速庫調(diào)節(jié)方式，故蜂引風(fēng)機的風(fēng)量亂q澤v奪，全壓瘡p橋，引風(fēng)機的效邁率夜η去f僑和軸功率圖P可都與變頻調(diào)速抽毫無差別，不黃同之處僅在于歪需考慮液力調(diào)逗速離合器的傳糟動效率。其值示與引風(fēng)機轉(zhuǎn)速支成正比，即太η訓(xùn)v容=僅n丑/甩n描o妄=門q汁v割/豎q址v,os產(chǎn)…取施煮(賀4)式應(yīng)用初式吉(3-4志)蚊計算得到采用開液力調(diào)速離合持器時，引風(fēng)機蛇的耗電量和節(jié)趁電率如資表鞏6未所示薦。嫩歇槽線2.鉛4刻三種調(diào)節(jié)方支式經(jīng)濟性分析潮比較我擬采用的答二種改進方案懸的初投資如幟表躁7代所示。杜表令6導(dǎo)采用液力調(diào)科速離合調(diào)速時呼引風(fēng)機的耗電夜量們計算序排號調(diào)考主機負荷菜率墳/%100刻9080落7060寧1憤替引風(fēng)機軸功率喝P隱(穩(wěn)取自麗表員5)365曾.8266龜.5188設(shè).3126謊.979.練92倘稼液力調(diào)速離合父器效率悠η維v符=控n首/醫(yī)n有o例=甜q基v驕/炕q材v,os峰0.90姥.810.些720.6爐30.54疼3驕粘電動機輸出功謠率買P暴d照=訓(xùn)p膀/鋒η雙/kW40對6.432有9.026唯1.520澇1.414叼8.04溪腳電動機效率呆η捏d黑0.91襯0.900扇.880.換860.8鉆15才銅電源輸出功率蛛P奇B亦=疾p直d紗/催η邁446.6鄰365.6父297.2趣234.2拾182.7上6泛看年耗電撒量粱=累P糖B符×閘年運行小時忠數(shù)滲/kWh4泥46600時7312舅00148宵6001宋17100敬5481普007棚殖年總耗電兼量黎/kWh1價991600緊8歇累節(jié)電揪率甩=(257編1470-記1991勺600)/2渣57147駁0=0.22懂6=22.6臣%膀表渠7詳二種改造方井案的初投資浙變進翠頻蔥跌調(diào)貼農(nóng)速優(yōu)隸方單鹽案閑液力調(diào)速率合伏器方案干式變壓器戴變頻器、控制揉屏電動機合計聚調(diào)節(jié)裝置費裹用席/舟萬元1852.515.58611.25情安裝工程費厭用診/鉛萬元103柴初投資總術(shù)計段/沃萬元9614.25司下面用靜態(tài)差惱額回收期法和肚動態(tài)總費用現(xiàn)蝶值法比較三種考調(diào)節(jié)方式的經(jīng)后濟性。靜態(tài)差皮額回收期法被篩定義為二種調(diào)蓄節(jié)方案投資差況額與年運行成兔本節(jié)約額之比熔，即韻辱蒼枕P蔽a捉=(撿I腹2蒜-夸I橋1芳)/(近C嗎1怎-右C聽2鏟)郊竟鋤(懲5)牲式賊中劣,勵P稻a蜜為回收期宋，淚a釋；儲I棵2霜-暖I由1笛為方腎案攏2釋與方歌案破1貼的投資差額，暈萬元；當(dāng)C怕1迅-申C討2沫為方投案掩1樂與方負案顆2趨的運行費用差陵額，萬元?？s總費用現(xiàn)萄值法是指將設(shè)蘇備的總投資和京設(shè)備有效使用選期的運用費用咱按資金的時間賣價值規(guī)律拆算商到有效使用期夠第一年的總費競用欄PV勞。當(dāng)多個方案慮比較時，總費虹用現(xiàn)值覽PV飼最小者為最優(yōu)種方案，即墻臉根仿PV退=渡I背+賢Cf駛擱悼壘(祝6)孤挑蘭堵f設(shè)=禽［崖(青1+裝i拔)左t斑-菠1困］宰/經(jīng)［恢i冰(慰1+殲i競)曬t販］督虜(灰7)蝕式蜜中唱,攏I蛙為設(shè)備總投資怪現(xiàn)值，萬元；俘C詳為年運行費用腰，萬元；考f朗為現(xiàn)值系數(shù)；匠i浮為貸款年利率持，留i匠=6%;勝t儀為有效使用年枯限，將t掠=1斬0泡年。勸根據(jù)悼式捏(5仿)引和糊式武(6素)塔、箏式絮(7伯)雨對三種調(diào)節(jié)方巷式經(jīng)濟性進行莖了比較計算，注計算結(jié)果如逆表庫8質(zhì)所示。半表圓8孟三種調(diào)節(jié)方產(chǎn)式的投資回收惑期和總費用現(xiàn)被值比較鋪調(diào)節(jié)方哄式貓慎投資現(xiàn)值載I勇/裕萬驕元宅革年耗電集量愁/kW·h香能年耗電費窮C姜/噸萬旨元堵軋改進后年節(jié)約狡電浮費敢/群萬輝元捕己回收步期顛/a社呼現(xiàn)值系宴數(shù)宅f慮澤副電費現(xiàn)谷值掀/祥萬宿元妨渡總現(xiàn)值榴PV獸/遠萬價元殘餓入口簡易導(dǎo)流庸器喝025梨71470伴5旨1斤游4300攻爺7嚼核36378兩.5378紗.5吊享液力調(diào)速離合寧器安14.25木1991介6003墨9.831驅(qū)1.61.不237.3拉6293.稻2307.玻4塌刑變頻調(diào)壟速齡961算63810濱03質(zhì)7鋪抱761朋8釣鬧67費5控求14怒7售悉3624.逐1337.部1紋由上述計算結(jié)翻果不難看出：諒盡管變頻調(diào)速既方案節(jié)電率高而達功36.3扔%螺，比液力調(diào)速殘離合器方案高東出炭13.敵7兩個百分點，年膜節(jié)電電費高砌達怨18.6餃7頓萬元，也比液引力調(diào)速離合器跑方案高梯出羨7.0肚7會萬元，節(jié)電效坑果可謂顯著。角但其總費用現(xiàn)緣值卻比液力調(diào)閑速離合器方案多高腰29.霸7欄萬元，投資回盲收期也比液力澤調(diào)速離合器方討案高截出屬3.9妨1漢年，變頻調(diào)速族方案的經(jīng)濟性沫明顯地差于液淹力調(diào)速離毒合器方案。若秋要使變頻調(diào)速厲方案的總費用桿現(xiàn)值與液力調(diào)勢速離合器方案低的總費用現(xiàn)值瞧相當(dāng)，變頻調(diào)附速裝置的初投和資額應(yīng)降滿到倚66.復(fù)3羨萬元以下，降襯幅約塞為怨31搬%還。3結(jié)論餃(1)變謀對于調(diào)峰或低串負荷運行的火頑電機組而言，可以變頻調(diào)速取府代傳統(tǒng)的入口江簡易導(dǎo)流器鞭調(diào)節(jié)或液力變?nèi)菟贆C械調(diào)節(jié)都掘有明顯的節(jié)電蕉效果。同時變婚頻調(diào)速在消除策電動機啟動沖落擊和提高自動殿裝置投入率諸堤方面也有獨到儀之處。推廣使撐用這項技術(shù)，沾對降低居高不杰下的廠用電率聚，提高電廠經(jīng)胳濟效益和機組卸運行可靠性方嫩