淺談燃煤電廠引風機變頻器改造實現節能減耗

馮錦祥

（華陽電業有限公司，福建 漳州 363000）

1 前言

一次能源是不可再生的國家資源，節約是國家的基本國策，節能減耗是國家的長遠方針，華陽電業有限公司漳州后石電廠（裝機容量7×600MW）作為全國“百家重點用能單位”，為完成2020年年度供電煤耗節能考核目標，前期通過對耗能設備數據資料收集，分析了風機類設備調速的基本原理,最終確定對引風機設備進行變頻改造，然后引風機采用離心式，以入口導葉開度來控制爐膛負壓，節流損耗大，效率低、電耗高，是節能改造的關鍵環節。

2 改造重點

（1）對6#、7#機組引風機A、B電機增設高壓變頻器，同時設計配置旁路切換開關，變頻器故障時可通過旁路切換開關盡快恢復到改造前的工頻狀態運行，確保機組能夠快速恢復正常運行。6#、7#引風機功率9000kW，經西安熱工院測試計算，變頻器功率選擇6300kW即可滿足機組全負荷工況，可節省變頻器投資費用約40%。

（2）新建6#、7#機組引風機變頻器室兩間。每間安裝2套變頻器、四套空水冷裝置，變頻器產生的熱量經風道循環至戶外的空水冷裝置冷卻后再送回變頻器室，確保室內溫/濕度控制在30℃/60%左右。采用空水冷裝置比單純空調冷卻省電一半以上，運行維護簡單、費用低。通過設置電動緊急排風口，空水冷裝置故障時自動打開直接將變頻器熱量排至室外，提高可靠性。同時，引風機變頻器室另外安裝兩臺10匹工業空調可在高溫季節輔助制冷及空氣除濕使用。

（3）為使引風機變頻改造符合電廠制程及操作習慣，運行部專業人員編寫了引風機變頻控制邏輯，經與西安熱工院詳細檢討修訂后，再由技術人員寫入機組DCS，確保引風機變頻器的可靠控制。改造后功能上實現旁路/變頻一鍵啟停，同時保留引風機原來的啟停方式，確保工頻、變頻均可正常操作，簡化值班員操作流程，人員操作性和適應性良好。

（4）本次改造在原有爐膛壓力導葉控制邏輯基礎上，新增一套獨立的變頻控制邏輯，兩套邏輯不同時投入控制，避免調節沖突；并進行了引風機導葉最大開度、工頻運行導葉控制特性試驗、變頻器空載特性試驗、變頻運行導葉控制特性試驗等全面采集引風機工況參數，為變頻運行時爐膛壓力控制提供依據。

進行了引風機導葉最大開度測試、引風機工頻運行導葉控制特性試驗、引風機變頻器空載特性試驗、引風機變頻運行導葉控制特性試驗等全面采集引風機工況參數，為變頻運行時爐膛壓力控制提供邏輯改造依據進行了引風機導葉最大開度測試、引風機工頻運行導葉控制特性試驗、引風機變頻器空載特性試驗、引風機變頻運行導葉控制特性試驗等全面采集引風機工況參數，為變頻運行時爐膛壓力控制提供邏輯改造依據旁路運行時，爐膛負壓維持原有導葉控制。機組啟動初期，變頻器維持最小頻率15Hz運行，爐膛負壓初始由導葉控制，隨著鍋爐負荷增加，導葉開度接近上限，爐膛負壓即可切至變頻控制。

（5）除正常運行控制邏輯，DCS另外設置運行中“變頻轉定頻”、“定頻轉變頻”及“導葉活動操作”三個自動程序，以減小運行人員日常操作工作量及避免人為操作所帶來的潛在風險，主要有：①變頻與定頻切換操作：變頻運行時，因特殊工況原因可能需要將變頻器暫時改為定頻運行導葉控制模式，啟動該程序按鈕后，控制器自動調節爐膛負壓，并按照一定速率輸出導葉控制指令，關小入口導葉、提升頻率至預設條件后可切為定頻控制。定頻運行需切回變頻時，程序將按照一定速率輸出頻率控制指令，降低變頻頻率、關大入口導葉至預設條件后可切為變頻控制。②導葉活動測試：正常情況下，引風機保持變頻運行，入口導葉位置置于推薦開度85%，為防止導葉長期不動作導致卡澀，DCS控制邏輯中專門設置“導葉活動操作”程序，由值班員定期執行操作。導葉活動測試在機組負荷370MW時進行,程序自動以一定速率關小動作側入口導葉開度，最低關至25%并逐漸恢復原開度，以此進行導葉的大幅度動作，保證導葉軸承、關節的活動性。

3 改造效果

（1）改造前經西安熱工院測試，7#機組450MW負荷，引風機A/B平均電流達419A,改造后8月2日，7#機組引風機A/B平均電流139A，8月3日，6#機組引風機 A/B平均電流為154A，引風機功率平均減少6050kW,節電率65%，達成改造目標。按近三年全廠平均運行時數及負荷率計算，6#、7#機組引風機變頻改造后，降低廠用電率1.34%，單機供電標煤耗降低4.03克/度，全廠減少供電標煤耗1.15克/度。

（2）改造后引風機運行工況。由于引風機轉速降低，改造后引風機軸承振動平均由1.5mm/s降至0.5mm/s左右；馬達啟動方式由直接啟動改為變頻軟啟動，減少啟動大電流沖擊，提高馬達壽命；運行電流下降，馬達運行溫升、噪聲也顯著下降；引風機入口導葉開度固定在85%左右，導葉執行機構減少動作次數，原來由導葉卡涉、故障等導致機組負荷受限的情況基本排除。

（3）6#、7#機組引風機變頻節能效果明顯，廠用電率顯著下降。全天100%負荷狀況下，8月10日，7#機組廠用電率3.75%，8月9日，6#機組廠用電率3.94%，較8月9日5#機組(尚未實施引風機變頻改造)廠用電率4.68%，分別下降0.93%、0.74%，均創下機組實際運行中廠用電率歷史最低記錄。全天平均70%負荷工況下，7月10日，6#機組廠用電率4.79%，7月19日，7#機組廠用電率4.58%，較7月10日5#機組廠用電率6.17%，分別下降1.38%、1.59%。機組負荷率越低，引風機變頻降低廠用電率效果越明顯。

表1 改造前后效果對比

圖1 改造后6#、7#機組引風機運行狀況分析

4 效益與回收年限

（1）改造效益：①依據改造后6#、7#引風機變頻運行工況，450MW負荷下6#、7#兩部機組引風機共減少電耗12101kW，按2017～2019年三年全廠機組平均負荷率73.48%，全廠平均運行時數5911小時，平均上網電價0.3856元/度計算，年節省7513萬度，節省電費27582千元。②改造后，每年增加空水冷裝置及冷卻水塔電耗34.3萬度，增加電費132000元；增加高壓變頻器維護費用400000元。

（2）回收年限：1.32年。

回收年限=投資金額/（凈利益+折舊）

=投資金額/[（預期效益-折舊）×（1-企業所得稅）+折舊]

=（15600×2/1.13）/[(27582-132-400-2622)×0.75+2622]

=1.32年

設備增值稅13%，按10年折舊，殘值5%，每年折舊2622000元，企業所得稅按25%。

5 后續工作建議

保養維護建議：（1）高壓變頻器主要為電力電子組件，屬于容易故障的設備，對運行環境溫、濕度要求高，每月應定期清理變頻器柜門濾網，保證通風順暢；夏季氣溫達35℃時，變頻器室及時投入空調輔助冷卻；變頻器停電超過3天或變頻器室濕度超過90%，及時將空調開啟為除濕模式進行空氣除濕；每年配合停機定檢一次，全面進行整機尤其是功率組件（易損件）的檢查測試。（2）引風機變頻改造后運行頻率實時調整，調速過程引風機轉軸可能存在軸系扭振不利影響，可能造成轉子材料疲勞積累、產生裂紋，后續應將引風機轉子及馬達轉子探傷檢測列入定檢項目定期檢查。