變頻器在火電廠中的應(yīng)用

梁延峰

（華電能源牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015）

1 前言

據(jù)統(tǒng)計，我國火電廠平均發(fā)電煤耗396 g/（kW·h），比發(fā)達(dá)國家高出60～80 g/（kW·h），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，廠用輔機運行效率低下，使廠用電率長期徘徊在7.5%左右。因此，為了抑制日益增長的廠用電率，提高火電廠經(jīng)濟(jì)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(jìn)行更新改造。近兩年，中壓變頻器基本上取代了其他變速驅(qū)動方式，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。

2 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：

（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。其中，采用保留原有6 kV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%（89 650 kW）；而采用中壓方案和低壓方案的總共只有9臺4 780 kW。

（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(dá)96400kW，其中功率在1000 kW及以下的約48臺，功率在1 000～2000 kW約39臺，功率在2 100～2 500 kW約6臺。

3 變頻器在電廠輔機節(jié)能改造應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性評價

某電廠1臺125MW調(diào)峰機組，備有2臺簡易導(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=960 r/min，風(fēng)量 qvos=380 000m3/h，全壓 pcos=3 973 Pa，效率 η1＝85.5%，軸功率P=480 kW。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%。機組的廠用電率高達(dá)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)。

3.1 原有調(diào)節(jié)方式下引風(fēng)機耗電量

由產(chǎn)品樣本查得Y4-73型引風(fēng)機的無因次特性曲線，并在其上畫出管路的阻力曲線，該曲線是過坐標(biāo)原點和額定工況點的二次拋物線。

利用這些特性參數(shù)，可計算得到原有調(diào)節(jié)方式下引風(fēng)機的耗電量，計算采用常規(guī)方法，計算步驟和結(jié)果見表1。

表1 采用導(dǎo)流器調(diào)節(jié)時引風(fēng)機的耗電量計算

表2 采用變頻器調(diào)速時引風(fēng)機的耗電量和節(jié)電率計算

3.2 改用變頻器調(diào)速時，引風(fēng)機耗電量和節(jié)電率計算

改用變頻器調(diào)速時管路的阻力曲線不變，各運行工況點必位于管路阻力曲線上，故可利用管路的阻力曲線方程由已知風(fēng)量qv按下式計算相應(yīng)的引風(fēng)機全壓p：

變頻調(diào)速時引風(fēng)機效率ηf基本不變，則可用式（2）計算軸功率：

由上述公式計算可得，在變頻調(diào)節(jié)方式下引風(fēng)機的耗電量和節(jié)電率見表2。

3.3 3種調(diào)節(jié)方式經(jīng)濟(jì)性分析比較

用靜態(tài)差額回收期法和動態(tài)總費用現(xiàn)值法比較3種調(diào)節(jié)方式的經(jīng)濟(jì)性。總費用現(xiàn)值法是指將設(shè)備的總投資和設(shè)備有效使用期的運用費用按資金的時間價值規(guī)律拆算到有效使用期第一年的總費用PV。當(dāng)多個方案比較時，總費用現(xiàn)值PV最小者為最優(yōu)方案，對3種調(diào)節(jié)方式經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較計算，計算結(jié)果見表3。

由上述計算結(jié)果可以看出，盡管變頻調(diào)速方案節(jié)電率高達(dá)36.3%，比液力調(diào)速離合器方案高出13.7個百分點，年節(jié)電電費高達(dá)18.67萬元，也比液力調(diào)速離合器方案高出7.07萬元，節(jié)電效果可謂顯著。但其總費用現(xiàn)值卻比液力調(diào)速離合器方案高29.7萬元，投資回收期也比液力調(diào)速離合器方案高出3.91年，變頻調(diào)速方案的經(jīng)濟(jì)性明顯地差于液力調(diào)速離合器方案。若要使變頻調(diào)速方案的總費用現(xiàn)值與液力調(diào)速離合器方案的總費用現(xiàn)值相當(dāng)，變頻調(diào)速裝置的初投資額應(yīng)降到66.3萬元以下，降幅約為31%。

表3 3種調(diào)節(jié)方式的投資回收期和總費用現(xiàn)值比較