軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)雙速節(jié)能改造可行性分析及效果評(píng)估

貴州黔西中水發(fā)電有限公司 石 峰

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軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)雙速節(jié)能改造可行性分析及效果評(píng)估

貴州黔西中水發(fā)電有限公司 石 峰

0　概述

某電廠#5機(jī)組（600MW）鍋爐配兩臺(tái)靜葉可調(diào)軸流引風(fēng)機(jī)，并聯(lián)運(yùn)行。

引風(fēng)機(jī)及配套電機(jī)基本參數(shù)：

引風(fēng)機(jī)型號(hào)　流量　風(fēng)壓　效 率　轉(zhuǎn)速AN37E6(V13+4o)　 560.3m3/s　 5547　 85.8%　 597r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)　額定電壓　額定功率　極 數(shù)　轉(zhuǎn) 速YKK900-10　6000V　 3400kW　 10　 597r/min

圖1所示為改造前引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的性能曲線圖。

圖1　改造前引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行性能曲線

#5機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，鍋爐引風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，但運(yùn)行效率低，600MW時(shí)#5爐引風(fēng)機(jī)A側(cè)效率75.4%、B側(cè)效率62.8%，450MW時(shí)A側(cè)效率65.4%、B側(cè)效率63.8%；300MW時(shí)A側(cè)效率41.3%、B側(cè)效率49.7%，造成引風(fēng)機(jī)效率低的原因主要是該型風(fēng)機(jī)與鍋爐煙氣系統(tǒng)阻力匹配不好，風(fēng)機(jī)選型太大而系統(tǒng)阻力較低，另外該型風(fēng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)靜葉調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性較差。因此，應(yīng)對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，提高效率，有效減少電能消耗，達(dá)到提效節(jié)能的目的。

1　引風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的方向

針對(duì)引風(fēng)機(jī)效率低問(wèn)題，我們進(jìn)行了全面分析，認(rèn)為主要改造方向有三種：一是對(duì)風(fēng)機(jī)本體進(jìn)行改造，二是改為變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)，三是電機(jī)改為近極數(shù)的單繞組雙速電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行在低速。三種改造方案簡(jiǎn)述如下：

（1）對(duì)風(fēng)機(jī)本體改造需改變風(fēng)機(jī)葉輪直徑才能滿足要求，葉輪、機(jī)殼均需改造，改造工作量大，工期長(zhǎng)，費(fèi)用高。

（2）針對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)改造后的節(jié)電效果進(jìn)行了計(jì)算。引風(fēng)機(jī)改用變頻調(diào)速的性能曲線見(jiàn)圖2，節(jié)電量估算見(jiàn)表1。

圖2　鍋爐引風(fēng)機(jī)調(diào)速性能曲線

從圖1可見(jiàn)，風(fēng)機(jī)未運(yùn)行在最高效率區(qū)，從表1估算出的年節(jié)電量約336.4萬(wàn)kWh，上網(wǎng)電價(jià)按0.37元/ kWh計(jì)，年節(jié)約經(jīng)費(fèi)127.6萬(wàn)元。兩臺(tái)變頻器改造約需750萬(wàn)元，不考慮維護(hù)成本，至少6年才可回收投資改造成本。考慮到改為變頻調(diào)速以后，電氣故障點(diǎn)增加較多，發(fā)生電氣故障的幾率也大大增加。同時(shí)由于變頻器故障引起的負(fù)荷返航等故障造成的損失也大。同時(shí)，一旦今后安裝煙氣脫銷裝置，變頻改造的節(jié)電量將大打折扣。

表1　鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻改造經(jīng)濟(jì)性估算

（3）考慮到目前引風(fēng)機(jī)出力過(guò)大，如果降一級(jí)轉(zhuǎn)速后能夠滿足當(dāng)前機(jī)組滿負(fù)荷(600MW)運(yùn)行的需要，則可以將風(fēng)機(jī)馬達(dá)極對(duì)數(shù)增加一級(jí)，將轉(zhuǎn)速?gòu)?97rpm降為497rpm。改造后馬達(dá)和風(fēng)機(jī)由于轉(zhuǎn)速降低，軸承承受的載荷將減輕，軸承壽命必將增加，同時(shí)，轉(zhuǎn)速降低以后低負(fù)荷時(shí)靜葉的最低開(kāi)度比當(dāng)前運(yùn)行工況大，更加遠(yuǎn)離失速區(qū)，對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行更加安全。該型風(fēng)機(jī)降速后的性能曲線如圖2所示。從圖3可見(jiàn)該型風(fēng)機(jī)降速后，目前可滿足機(jī)組600MW負(fù)荷需要，且有一定的裕量，平均運(yùn)行效率可提高約8%(600MW)～20%(300MW)。但富裕量已經(jīng)較小，機(jī)組在BMCR工況運(yùn)行（電負(fù)荷660MW）有困難。為穩(wěn)妥起見(jiàn)，可將電機(jī)改為雙速電機(jī)（597rpm// 497rpm），通常情況下都采用低速，個(gè)別特殊情況(例如需要作汽機(jī)VWO工況性能試驗(yàn)時(shí))才使用高速。

現(xiàn)引風(fēng)機(jī)配套電機(jī)功率為3400kW，改為雙速后，低速下的功率必須≥2000kW方能滿足機(jī)組帶600MW負(fù)荷的需要。

圖3　引風(fēng)機(jī)降速后性能曲線

2　風(fēng)機(jī)電機(jī)單繞組雙速改造技術(shù)方案

2.1單繞組雙速改造的設(shè)計(jì)思想

近年來(lái)，隨著科技進(jìn)步，鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法很多，使用一套定子繞組僅靠改變其接線方式，不需變動(dòng)其他設(shè)備，即可達(dá)到兩種速度。這種改造費(fèi)用低，運(yùn)行、維護(hù)方便，可靠性高。

實(shí)現(xiàn)單繞組雙速改造有兩種方法：反向法變極和換向法變極。本工程采用換向法變極，即在改造設(shè)計(jì)時(shí)以高轉(zhuǎn)速檔為基本極，進(jìn)行對(duì)稱軸線優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速檔的單繞組雙速功能；電機(jī)雙速改造同時(shí)，在機(jī)殼適當(dāng)部位，設(shè)置雙速切換的出線箱，分別為兩種不同極數(shù)的接線連接方式，切換時(shí)只須改變接線端子上的連接片即可，整個(gè)電氣系統(tǒng)可不必變動(dòng)，改造后的雙速電機(jī)運(yùn)行良好。

2.2電機(jī)參數(shù)

電機(jī)廠生產(chǎn)的原電機(jī)參數(shù)：

電機(jī)型號(hào)：YKK900-10； 額定功率：3400kW；

轉(zhuǎn)速：597r/min； 額定電壓：6KV；

額定電流：402A； 相數(shù)：3；

功率因數(shù)：0.847； 絕緣等級(jí)：F；

防護(hù)等級(jí)：IP55； 冷卻方式：空冷；

改造項(xiàng)目?jī)?nèi)容：電機(jī)由10極改造為10/12極。

電機(jī)改造后的參數(shù)：

極數(shù)：12； 功率：2300kW；

轉(zhuǎn)速：495r/min； 電壓：6kV；

額定電流：325A； 其余參數(shù)不變。

2.3出線方式

電機(jī)出線用一只出線盒，分別為二種不同極數(shù)的接線連接方式，切換時(shí)只須改變接線端子上的連接片即可，整個(gè)電氣系統(tǒng)可不必變動(dòng)，切換時(shí)必須停機(jī)。

表2

2.4運(yùn)行方式

#5機(jī)組的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)改為雙速后，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)均在低速運(yùn)行。雙速電機(jī)的高低速切換必須在引風(fēng)機(jī)停運(yùn)情況下，通過(guò)改變定子線圈抽頭實(shí)現(xiàn)。

3　節(jié)能效益分析

3.1運(yùn)行參數(shù)

#5爐引風(fēng)機(jī)電機(jī)雙速改造前后電耗對(duì)比表（見(jiàn)表2）。

3.2節(jié)能效果

（1）引風(fēng)機(jī)電機(jī)低速運(yùn)行較高速運(yùn)行日節(jié)電量：

（14730+19260+14120+11520+12220+11090+13980+ 13810+16440+13410）/10=14058kWh

節(jié)電率：

（0.193%＋0.24%＋0.16%＋0.13%＋0.134%＋0.124% ＋0.114%＋0.106%＋0.124%＋0.094%）/10=0.149%

（2）按年運(yùn)行5700小時(shí)，年節(jié)電量：

14058×（5700/24）=333.8萬(wàn)度

3.3節(jié)約費(fèi)用

電費(fèi)以0.3793元/kWH計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用：

333.8×0.3793=126.6萬(wàn)元

風(fēng)機(jī)電機(jī)改造后年節(jié)約費(fèi)用126.6萬(wàn)元。

4　結(jié)論

引風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行雙速改造后，運(yùn)行狀況良好，節(jié)能效益明顯。改造有以下四個(gè)特點(diǎn)：

①節(jié)能效益明顯：按年運(yùn)行5700小時(shí)計(jì)算，年節(jié)電量333.8萬(wàn)度；電費(fèi)以0.3793元/kWH計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用126.6萬(wàn)元；該項(xiàng)目降低本機(jī)組廠用電0.149個(gè)百分點(diǎn)。

②投資少，回收快。引風(fēng)機(jī)電機(jī)改造項(xiàng)目共投資88萬(wàn)元，按節(jié)能效益計(jì)算，8個(gè)月內(nèi)即可收回投資。

③簡(jiǎn)單易行、安全可靠。僅對(duì)電機(jī)定子進(jìn)行改造，只增加一個(gè)接線箱，不涉及二次回路和其他設(shè)備，實(shí)施簡(jiǎn)單，安全可靠。且改造后由于轉(zhuǎn)速的降低進(jìn)一步提高了電機(jī)和風(fēng)機(jī)軸承的可靠性。