淺析發電廠如何通過對工頻高壓電機的變頻改造降低廠用電

丁群

[摘 要]廠用電率，是反映發電廠經濟性能的主要技術指標，近年來，減少廠用電，降低運行成本，成為發電企業的一項重要工作目標，其中，通過提高運行管理，改造陳舊設備等措施，降低了部分設備用電量，但作為“耗電大戶”的廠用系統的工頻高壓電機，無法通過以上措施更進一步的降低能耗，而對其進行變頻改造，成為降低廠用電的有效方法。

[關鍵詞]節能；高壓電機；變頻；改造；廠用電率

隨著我國國民經濟不斷發展，節能降耗，走可持續發展道路成為我國的重要國策，火力發電廠作為提供電能的重要企業，同時又是消耗能源的大戶，其中，減少廠用電，成為發電廠提高經濟指標的關鍵課題，通過對工頻高壓電機的變頻改造降低廠用電量，是很多企業的明智選擇，如華電能源哈爾濱第三發電廠，該廠通過對一些大容量用電設備的變頻改造，降低了廠用電量，收到了良好效果。

以對600MW#4發電機組凝結水泵的變頻改造為例：

一、改造前設備運行狀況

按發電廠可靠性設計，發電廠廠用系統的水泵、風機的拖動電機，其功率均大于水泵、風機本身功率，留有富裕容量。而且很多水泵在運行中，并不需要滿負荷出力，因此水泵在工頻狀態下運行，系統水壓過大，常需關閉閥門，只留少量開度調解流量，從而浪費了電能；另一方面，閥門處于半開位置運行，水流（尤其是一些灰水泵）對門板沖擊磨損嚴重，減少了閥門使用壽命。風機情況大致相同。

這個廠的600 MW 4號燃煤發電機組，其凝結水泵流量大于機組所需最大凝結水流量，電機功率也大于凝結水泵最大輸出功率，運行時采用調節氣動調節門控制凝結水流量，發電機組在額定負荷下運行時，凝結水泵效率較高；而機組在低負荷運行時，電動調門長期固定在 20%～40%開度，氣動調門在30%～60%開度調節，凝結水泵效率很低，浪費了電能。

另外，氣動調門動作遲緩故障較多，不能適應長期頻繁調節，一直不能正常投入自動運行；凝結水泵在工頻啟動時，電動機受到的機械、電氣沖擊較大，經常發生轉子鼠籠條斷裂事故。

二、凝結水系統變頻改造設計方案

電氣一次回路按“一拖二”方案設計，實現1臺凝結水泵變頻運行，另1臺凝結水泵工頻備用，并可切換。

三、控制方式

a.正常運行控制：變頻泵單臺運行時，利用高壓變頻器對水泵電機的轉速調節去控制除氧器水位。

b.凝結水泵在變頻運行中跳閘，切換為工頻運行時：電動調節門按照最大速率關到一定開度后，運行人員根據當時負荷和除氧器水位手動調整氣動調節門開度，保證除氧器不發生滿水或缺水。

四、改造后效果

a.機組低負荷運行時：凝結水泵處于變頻運行方式下，維持在30-40HZ，節約了大量電能。

b.機組滿負荷運行時：上水調門全開，變頻裝置根據機組負荷調整凝結水泵，維持在40-50HZ，變頻調節響應速度很快，水位調節品質有了很大的提高。

c.單臺凝結水泵變頻運行遇故障跳閘：聯鎖啟動備用泵。

五、效益分析

a.直接經濟效益。該廠電氣及熱力試驗專業人員選取 5種具有代表性的負荷分配各 1段，基本涵蓋了該廠600MW機組中不同時期的負荷情況，使用功率測試儀表對凝結水泵在改造前后 5段的實測數據進行比較，經過計算，日平均節約電能21225 kW·h，年平均節約費用127萬元，減少了廠用電消耗，降低了運行成本。

b.間接經濟效益。避免了凝結水泵在工頻啟動時，啟動電流對電動機的沖擊；電機低速運行，減少了發熱老化，軸承磨損，從而降低了電機維護檢修成本；功率因數也由原來的0.80左右提高到0.88；采用變頻調節，其控制調節品質好于調門調節，有利于 DCS對凝結水系統的控制。

近年以來，該廠分別對2臺補給水泵及1臺灰漿泵的三臺0.4KV電機、4臺6KV送風機、 4臺6KV引風機和4臺6KV凝結水泵進行了變頻改造，廠用電率明顯降低，并減小了補給水泵及灰漿泵閥門本體的磨損，降低了引風機本體震動及風門、電除塵導流孔板、極線極板的磨損，經濟效益顯著。

此外，除供熱系統改造新安裝部分大量采用高壓變頻裝置控制水泵電機外，該廠仍有多臺大容量高低壓電機工頻運行，其中1000KW以上20多臺，均可根據設備利用率、投資回收時效等參量進行論證后，實施改造，利用變頻改造降低廠用電率，仍有很大空間。通過實踐證明：對工頻高壓電機的變頻改造，是發電廠節能增效的有效途徑。□

（編輯/劉佳）