馬 瑞

(淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

0 概述

某電廠2號爐鍋爐配套的引風(fēng)機(jī)為成都風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的AN35e6(V19+4°)型靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況如表2所示，風(fēng)機(jī)性能曲線如圖1所示。

表1 引風(fēng)機(jī)設(shè)備規(guī)范

1 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低原因分析

該電廠因脫硝改造工程需要，于2012-02-21—23請西安熱工院有限公司對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了熱態(tài)試驗(yàn)，期間機(jī)組負(fù)荷分別安排在600 MW，480 MW和360 MW。引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)詳細(xì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果如表3所示。根據(jù)表3結(jié)果，將實(shí)測的引風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)描繪于其性能曲線上，如圖2所示。

表2 風(fēng)機(jī)各工況點(diǎn)參數(shù)

由上面數(shù)據(jù)可以看出：

(1) 引風(fēng)機(jī)實(shí)測效率與其性能曲線對應(yīng)效率值的偏差基本維持在7 %—8 %，造成此結(jié)果的主要原因可能是風(fēng)機(jī)的制造、安裝缺陷。引風(fēng)機(jī)就地靜葉角度指示值與其對應(yīng)的曲線角度值也存在偏差，也說明風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能可能與性能曲線不一致。

(2) 實(shí)測最大運(yùn)行參數(shù)流量與BRL(鍋爐額定負(fù)荷)工況的設(shè)計(jì)值基本相同，但風(fēng)機(jī)壓力比設(shè)計(jì)值偏低約20 %，現(xiàn)引風(fēng)機(jī)TB點(diǎn)的流量裕量為9．8 %、壓力裕量約為41 %。由此可知，實(shí)測時(shí)煙氣系統(tǒng)的阻力均小于設(shè)計(jì)值，TB點(diǎn)的壓力裕量明顯偏高，由此造成引風(fēng)機(jī)運(yùn)行在其性能曲線的較低壓力區(qū)域內(nèi)。

圖1 引風(fēng)機(jī)性能曲線

表3 引風(fēng)機(jī)熱態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

續(xù)表

考慮到該電廠將進(jìn)行脫硝和空預(yù)器改造，系統(tǒng)將新增較大阻力。設(shè)計(jì)SCR脫硝系統(tǒng)則煙氣系統(tǒng)阻力為1 100 Pa，空預(yù)器改造后阻力增加約200 Pa。2013年2號機(jī)組脫硝改造前后請西安熱工院有限公司對脫硝和空預(yù)器煙風(fēng)壓降進(jìn)行了測試，在100 %額定負(fù)荷下，脫硝裝置A，B兩側(cè)壓降分別為367 Pa和303 Pa；空氣預(yù)熱器A，B兩側(cè)煙氣壓降分別增加355 Pa和186 Pa。

綜上所述，將僅考慮脫硝系統(tǒng)阻力增加后引風(fēng)機(jī)新的運(yùn)行參數(shù)點(diǎn)繪于現(xiàn)引風(fēng)機(jī)性能曲線上，如圖3所示。曲線1為脫硝改造前工作點(diǎn)和阻力線；曲線2為脫硝改造后工作點(diǎn)和阻力線；曲線3為設(shè)計(jì)3層催化劑工況脫硝改造后工作點(diǎn)和阻力線。

由圖3可見，該電廠脫硝改造后機(jī)組負(fù)荷分別在600 MW，480 MW，360 MW時(shí)反映在性能曲線上的引風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率分別為82 %，68 %，51 %左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于86．3 %的設(shè)計(jì)效率。

引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)TB工況下流量為476 m3/s，靜壓升為4 810 Pa，而實(shí)際100 %負(fù)荷工況時(shí)引風(fēng)機(jī)流量為365 m3/s，靜壓升為4 180 Pa。由此可知：引風(fēng)機(jī)選型裕量過大是導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)長期偏離高效區(qū)域運(yùn)行的主要原因。

圖2 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行的性能曲線及實(shí)測運(yùn)行點(diǎn)在其上的位置

圖3 脫硝阻力增加后運(yùn)行點(diǎn)在現(xiàn)引風(fēng)機(jī)性能曲線的位置

2 引風(fēng)機(jī)變頻改造方案及特點(diǎn)

2.1 改造方案

為減小引風(fēng)機(jī)的裕量，使引風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)位于風(fēng)機(jī)性能高效區(qū)，從而節(jié)省電動(dòng)機(jī)的輸出功率，起到節(jié)能降耗的效果，根據(jù)引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況，可通過引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造，降低引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來提高其工作效率。

經(jīng)與現(xiàn)場實(shí)際工況比對，綜合考慮后，選擇如下改造方案：一次回路采用一拖一自動(dòng)系統(tǒng)成套方案，變頻器加裝工頻旁路裝置，其由3個(gè)高壓斷路器QF1，QF2和QF3和高壓開關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M組成(見圖4)。要求QF2和QF3之間存在電氣互鎖邏輯，不能同時(shí)閉合。變頻運(yùn)行時(shí)，QF3斷開，QF1和QF2閉合；工頻運(yùn)行時(shí)，QF1和QF2斷開，QF3閉合。高壓開關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M為現(xiàn)場原有設(shè)備。

2.2 方案特點(diǎn)

正常運(yùn)行時(shí)引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，當(dāng)變頻器運(yùn)行中自身故障時(shí)，自動(dòng)切至工頻運(yùn)行方式；當(dāng)變頻器故障處理好后，手動(dòng)切至變頻運(yùn)行方式，也可以手動(dòng)進(jìn)行工頻和變頻運(yùn)行方式之間的切換。

圖4 引風(fēng)機(jī)變頻改造方案

引風(fēng)機(jī)變頻改造后，在一般風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度范圍內(nèi)(40 %—100 %額定轉(zhuǎn)速)，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率基本保持在較高的額定工況點(diǎn)的效率曲線上。當(dāng)風(fēng)門全開、采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)機(jī)的各個(gè)運(yùn)行工況點(diǎn)的效率都與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的額定工況點(diǎn)的效率接近，保持在較高范圍內(nèi)。

3 引風(fēng)機(jī)變頻改造的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 主要優(yōu)點(diǎn)

3．1．1 經(jīng)濟(jì)效益

引風(fēng)機(jī)變頻改造后平均效率將達(dá)到83 %以上，在600 MW，480 MW，360 MW負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)效率分別提高約2．5 %，15 %，32 %，電機(jī)功率平均每小時(shí)分別下降約40 kW，200 kW，350 kW。按年運(yùn)行7 200 h計(jì)算，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻改造后每年可節(jié)電約162萬kWh(見表4)。變頻器小室內(nèi)空調(diào)平均損耗按20 kW計(jì)算，年增加損耗約14．4萬kWh。按照0．35元/kWh計(jì)算，年節(jié)電費(fèi)用約51．7萬元；1臺(tái)爐2臺(tái)變頻器節(jié)電效益為103．4萬元，直接投資回收期為5．86年。

表4 引風(fēng)機(jī)變頻改造后的節(jié)電數(shù)據(jù)

圖3中的曲線3表明，采用3層催化劑工況下運(yùn)行，系統(tǒng)阻力增加，引風(fēng)機(jī)效率相應(yīng)提升，機(jī)組負(fù)荷分別在600 MW，480 MW，360 MW時(shí)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率反映在性能曲線上分別約為86 %，77 %，56 %。變頻改造后在600 MW，480 MW，360 MW負(fù)荷下引風(fēng)機(jī)效率分別提高約0，6 %，27 %，電機(jī)功率平均每小時(shí)分別下降約0，81 kW，297 kW。按年運(yùn)行7 200 h計(jì)算，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻改造后每年可節(jié)電約106萬kWh，扣除變頻器小室內(nèi)空調(diào)平均損耗按20 kW計(jì)算，年損耗約14．4萬kWh。按照0．35元/kWh計(jì)算，年節(jié)電費(fèi)用約32萬元；1臺(tái)爐2臺(tái)變頻器節(jié)電效益為64萬元，直接投資回收期為9．38年。3．1．2 安全效益

引風(fēng)機(jī)變頻改造后，除了節(jié)能效果之外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流及啟動(dòng)時(shí)間大為減少，消除了對電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊，避免產(chǎn)生操作過電壓而損傷電機(jī)絕緣，延長了電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命；

(2) 采用變頻調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口擋板全開，減少了擋板節(jié)流損失，且能均勻調(diào)速，滿足調(diào)峰需要，能夠節(jié)約大量的電能；

(3) 具有控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，且有完善的保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速平穩(wěn)啟動(dòng)，有利于電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

3.2 主要缺點(diǎn)

(1)由于變頻器本體散熱量較大(為總功率的2 %—3 %)，對環(huán)境溫度和潔凈度要求較高，因此一般將變頻器安裝在環(huán)境較好的空調(diào)房間內(nèi)，對空調(diào)的容量和電源可靠性有一定的要求。

(2) 由于變頻器為電子產(chǎn)品，使用壽命不長(一般約10年)，當(dāng)變頻器質(zhì)量不高時(shí)其故障率較高，維護(hù)量及維護(hù)費(fèi)用較大。

(3) 由于變頻器運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波干擾和射頻干擾，對電機(jī)和廠用電系統(tǒng)有一定的影響，特別是對控制和保護(hù)裝置的干擾不可忽略，增加了控制和保護(hù)裝置誤動(dòng)的可能性。

(4) 變頻器調(diào)節(jié)速率時(shí)，對風(fēng)機(jī)軸系產(chǎn)生累積損壞，增大了風(fēng)機(jī)軸徑損壞的可能性。

4 結(jié)束語

引風(fēng)機(jī)變頻改造后，避免了改造前工頻啟動(dòng)時(shí)大電流對電動(dòng)機(jī)、電纜及開關(guān)等設(shè)備的不良沖擊，延長了電動(dòng)機(jī)、開關(guān)等設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，電機(jī)變頻低轉(zhuǎn)速工作，提高了運(yùn)行可靠性、消除了喘振現(xiàn)象，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，減輕了風(fēng)機(jī)葉輪及軸承等部件的磨損，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，最終達(dá)到了降低運(yùn)行成本、減少維護(hù)費(fèi)用、提高設(shè)備自動(dòng)化水平、節(jié)能降耗的目的。雖然改造也存在部分缺點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)都是可以避免或者改進(jìn)消除的，所以整體來說此次引風(fēng)機(jī)變頻改造是成功的，可供各電廠參考。

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