摘  要：本文針對(duì)電力行業(yè)300MW機(jī)組主輔助設(shè)備的高壓變頻改造應(yīng)用，提出了完整的系統(tǒng)解決方案。對(duì)高壓變頻調(diào)速技術(shù)在電力系統(tǒng)改造中存在的問(wèn)題及取得的良好經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析論證。

關(guān)鍵詞：300MW機(jī)組  主輔助設(shè)備   風(fēng)機(jī)水泵  高壓變頻器  節(jié)能改造

一、引言

火力發(fā)電廠是一個(gè)能源轉(zhuǎn)化的工廠。它把煤、油等一次能源——化學(xué)能，轉(zhuǎn)化成通用性廣、效率高的二次能源－—電能。產(chǎn)品(電能)無(wú)法儲(chǔ)存，發(fā)電、供電和用電同時(shí)完成，而且要求速度快、質(zhì)量高。

火力發(fā)電機(jī)組是由鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)三大主機(jī)及其眾多輔助設(shè)備組成。鍋爐的任務(wù)是生產(chǎn)蒸汽，即把煤、油等燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成具有一定壓力和溫度的蒸汽的熱能；汽輪機(jī)把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；而發(fā)電機(jī)則把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電廠的最終產(chǎn)品－電能。

電力行業(yè)是高壓變頻器產(chǎn)品重要的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)電力行業(yè)機(jī)組主輔助設(shè)備的變頻技術(shù)適用性研究表明：每臺(tái)機(jī)組當(dāng)中主要有七類設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)變頻應(yīng)用，粗略估計(jì)，一般每單位機(jī)組需要配置變頻器13臺(tái)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)火力發(fā)電廠中使用的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵和灰漿泵等風(fēng)機(jī)和水泵的配套電動(dòng)機(jī)總?cè)萘窟_(dá)15000MW，年總用電量達(dá)520億kWh，占全國(guó)火電發(fā)電量的5％～8％。

目前我國(guó)火電廠風(fēng)機(jī)和水泵基本上都采用定速驅(qū)動(dòng)。這種定速驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)采用入口風(fēng)門(mén)，水泵采用出口閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，都存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。尤其在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行偏離高效率點(diǎn)，使運(yùn)行效率降低。現(xiàn)有調(diào)節(jié)流量的方法不改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此電機(jī)消耗的功率不變，而且造成管網(wǎng)壓力過(guò)大，不利于管網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。若使用變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，達(dá)到用戶期望的流量，則可以節(jié)約大量電能。發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的有效調(diào)速運(yùn)行，直接關(guān)系到電廠效益的高低。

二、電力機(jī)組主輔助設(shè)備變頻改造及工藝介紹

1.     鍋爐風(fēng)機(jī)變頻改造情況概述

電站鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓裕度以及機(jī)組的調(diào)峰運(yùn)行導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)高效點(diǎn)相偏離，從而使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率大幅度下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般情況下，采用風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)的風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)點(diǎn)兩者偏離10%時(shí)，風(fēng)機(jī)效率下降8%左右；偏離20%時(shí)，風(fēng)機(jī)效率下降20%左右；而偏離30%時(shí)，風(fēng)機(jī)效率則下降30%以上，對(duì)于采用進(jìn)口風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，這是一個(gè)不可避免的損失。可見(jiàn)，引風(fēng)機(jī)的用電量中，有很大的一部分是被調(diào)節(jié)門(mén)消耗掉的。因此，改進(jìn)風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式是提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，降低風(fēng)機(jī)耗電量的最有效的途徑。如果在風(fēng)機(jī)上加裝目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍采用的高壓變頻器，對(duì)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)以滿足鍋爐負(fù)荷的變化，這樣就能將風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)中的能量損失節(jié)約下來(lái)。

           2.     鍋爐風(fēng)機(jī)工藝介紹

  2.1  引風(fēng)機(jī)

引風(fēng)機(jī)是熱電廠的鍋爐生產(chǎn)工藝中重要的輔機(jī)。引風(fēng)機(jī)輸送的介質(zhì)是煙氣，最高溫度一般不得超過(guò)250度。鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還有煙氣的除塵、脫硫設(shè)備，煙氣阻力較大，利用引風(fēng)機(jī)排煙才能排除煙氣，同時(shí)引風(fēng)機(jī)也是保證鍋爐燃燒室產(chǎn)生的負(fù)壓重要設(shè)備。

2.2  送風(fēng)機(jī)

為了滿足煤完全燃燒，通過(guò)送風(fēng)機(jī)(包括一、二次風(fēng)機(jī))供給煤粉燃燒時(shí)所需要的空氣量。一次風(fēng)進(jìn)入爐膛底部風(fēng)室，一次風(fēng)道上還并聯(lián)有風(fēng)道點(diǎn)火器；二次風(fēng)直接經(jīng)爐膛上部的二次風(fēng)箱分兩層入爐膛。 在整個(gè)煙風(fēng)系統(tǒng)中均設(shè)有調(diào)節(jié)擋板，以便在運(yùn)行和啟停爐期間運(yùn)行調(diào)節(jié)控制。

2.3  排粉機(jī)

煤粉由熱空氣加熱后經(jīng)排粉機(jī)送入鍋爐。排粉機(jī)是制粉系統(tǒng)中氣粉混合物流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，靠它克服流動(dòng)過(guò)程中的阻力，完成煤粉的氣力輸送。在直吹式制粉系統(tǒng)、中間儲(chǔ)倉(cāng)式乏氣送粉系統(tǒng)中，排粉機(jī)還起一次風(fēng)機(jī)作用，靠它產(chǎn)生的壓力將煤粉氣流吹送到爐膛。制粉系統(tǒng)的排粉機(jī)采用入口擋板調(diào)節(jié)，并且為減小三次風(fēng)量，排粉機(jī)入口管道通過(guò)調(diào)整小擋板來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，浪費(fèi)了大量的電能。為降低能耗，

排粉風(fēng)機(jī)在制粉系統(tǒng)中裝于球磨機(jī)，粗粉分離器、細(xì)粉分離器之后，保證原煤在球磨機(jī)內(nèi)同來(lái)自空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)和排粉機(jī)出口的再循環(huán)風(fēng)混合，將原煤干燥，并研磨成煤粉，而煤粉隨排風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，經(jīng)細(xì)粉分離器把風(fēng)、粉分開(kāi)，煤粉落入煤粉倉(cāng)中貯存，剩余氣體內(nèi)含有5～10%的風(fēng)、粉混合物，經(jīng)排粉風(fēng)機(jī)出口作為三次風(fēng)送入爐膛或排入一次風(fēng)箱作為一次風(fēng)與給粉機(jī)落下的煤粉混合送入爐膛。通過(guò)上述流程介紹我們可以看出，在制粉系統(tǒng)中排粉機(jī)主要為制粉系統(tǒng)提供負(fù)壓。在對(duì)排粉機(jī)進(jìn)行變頻改造后通過(guò)將排粉機(jī)入口風(fēng)門(mén)全開(kāi)，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)出口風(fēng)門(mén)，完全可以滿足為制粉系統(tǒng)提供負(fù)壓的需要并且不對(duì)三次風(fēng)造成影響。

三、鍋爐相關(guān)水泵工藝介紹

3.1  鍋爐給水泵

給水泵的任務(wù)是將除氧器貯水箱內(nèi)的具有一定溫度的給水，通過(guò)給水泵產(chǎn)生足夠的壓力打入汽包，汽包內(nèi)汽液分離，水送入熱鍋爐，在鍋爐環(huán)冷壁中加熱產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入蒸汽輪機(jī)作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。根據(jù)電能生產(chǎn)的特點(diǎn)和熱鍋爐運(yùn)行的特殊要求，給水泵必須連續(xù)不斷地運(yùn)行。這不僅關(guān)系到正常發(fā)電，而且也直接關(guān)系到鍋爐設(shè)備的安全。因此，鍋爐給水泵在發(fā)電廠是最為重要的水泵，號(hào)稱發(fā)電機(jī)組的心臟。給水泵工藝流程如下圖1所示：

目前由于現(xiàn)場(chǎng)大部分鍋爐給水泵均采用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量、壓力等參數(shù)來(lái)滿足鍋爐運(yùn)行所需給水的需要, 在這種調(diào)節(jié)方式下，系統(tǒng)主要存在的幾個(gè)問(wèn)題：

1)   采用給水泵定速運(yùn)行，閥門(mén)調(diào)整節(jié)流損失大、出口壓力高、管損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi)。　　

2)   當(dāng)流量降低閥位開(kāi)度減小時(shí)，調(diào)整閥前后壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加。　　

3)   長(zhǎng)期的40～70％閥門(mén)開(kāi)度，加速閥體自身磨損，導(dǎo)致閥門(mén)控制特性變差。　

4)   管網(wǎng)壓力過(guò)高威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，不能關(guān)嚴(yán)等情況發(fā)生。　

5)   設(shè)備使用壽命短、日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費(fèi)。

解決上述問(wèn)題的重要手段之一是采用變頻調(diào)速控制技術(shù)。利用高壓變頻器對(duì)給水泵電機(jī)進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)給水流量的變負(fù)荷調(diào)節(jié)。這樣，不僅解決了控制閥調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點(diǎn)，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；更重要的是減小了因調(diào)節(jié)閥門(mén)孔口變化造成的壓流損失，減輕了控制閥的磨損，降低了系統(tǒng)對(duì)管路密封性能的破壞，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，維護(hù)量減小，改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源，為降低電廠廠用電率提供了良好的途徑。

3.2  鍋爐凝結(jié)水泵

汽輪機(jī)做功后的尾氣大部分蒸氣被凝結(jié)器循環(huán)冷卻水冷凝成水，凝結(jié)水進(jìn)入熱井中，由凝結(jié)泵（兩用一備）抽出，經(jīng)軸封冷卻器和水位自動(dòng)調(diào)整裝置后，一部分通過(guò)低壓加熱器經(jīng)過(guò)加熱后送至除氧器；另一部分通過(guò)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥回到熱井中，保證熱井液位。凝結(jié)水泵工藝流程圖如下圖2所示：

目前電廠機(jī)組中凝泵的配置基本都是一用一備，某臺(tái)泵運(yùn)行一段時(shí)間后，要經(jīng)常倒泵，而且凝泵出口的水壓力、流量采用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量 , 在這種調(diào)節(jié)方式下，系統(tǒng)主要存在的幾個(gè)問(wèn)題：

1)   采用凝結(jié)泵定速運(yùn)行，閥門(mén)調(diào)整節(jié)流損失大、出口壓力高、管損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi)。

2)   當(dāng)流量降低閥位開(kāi)度減小時(shí)，調(diào)整閥前后壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加。　　

3)   長(zhǎng)期的40～70％閥門(mén)開(kāi)度，加速閥體自身磨損，導(dǎo)致閥門(mén)控制特性變差。　

4)   管網(wǎng)壓力過(guò)高威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，不能關(guān)嚴(yán)等情況發(fā)生。　

5)   由于經(jīng)常倒泵、泵經(jīng)常直起，致使管網(wǎng)受沖擊較大，相關(guān)設(shè)備使用壽命短、日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費(fèi)。

解決上述問(wèn)題的重要手段之一是采用變頻調(diào)速控制技術(shù)。利用高壓變頻器對(duì)凝結(jié)泵電機(jī)進(jìn)行變頻控制，實(shí)現(xiàn)給水流量的變負(fù)荷調(diào)節(jié)。這樣，不僅解決了控制閥調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點(diǎn)，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；更重要的是減小了因調(diào)節(jié)閥門(mén)孔口變化造成的壓流損失，減輕了控制閥的磨損，降低了系統(tǒng)對(duì)管路密封性能的破壞，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，維護(hù)量減小，改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源，為降低電廠廠用電率提供了良好的途徑。

3.3  鍋爐循環(huán)水泵

火力發(fā)電廠中的循環(huán)水泵是為汽輪機(jī)的凝汽器提供冷卻水的重要輔機(jī)設(shè)備。作完功的蒸汽在凝汽器中凝結(jié)而放出的大量汽化潛熱，必須由循環(huán)水帶走，一般循環(huán)水泵流量較大，但揚(yáng)程較低。

火電廠的循環(huán)水供水系統(tǒng)有兩種：一種為開(kāi)式循環(huán)供水系統(tǒng)，冷卻水直接取自江河湖海，使用后仍排向江河湖海，南方多采用此種方式；另一種為閉式循環(huán)供水系統(tǒng)，循環(huán)水經(jīng)凝汽器加熱后，排向冷卻裝置，一般為冷卻水塔，經(jīng)冷卻后再供凝汽器使用，北方缺水地區(qū)多采用此種方式。通常開(kāi)式循環(huán)供水系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水泵的揚(yáng)程要求較之閉式循環(huán)供水系統(tǒng)要低，開(kāi)式循環(huán)供水系統(tǒng)水泵的揚(yáng)程在10~20m之間，采用較多的是軸流式水泵；閉式循供水系統(tǒng)水泵的揚(yáng)程較高，一般在15~25m之間。軸流式水泵，鈄流式水泵和離心式水泵都是循環(huán)水泵廣泛采用的型式。

南方電廠和北方電廠的循環(huán)水泵是不一樣的。在南方，由于江、河、湖泊的水源充足，一般多采用開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)：由江河中抽上來(lái)，進(jìn)入汽輪機(jī)凝汽器，經(jīng)熱交換后直接排向江河，落差比較小，因而循環(huán)水泵的調(diào)速范圍比較大（但循環(huán)水泵的揚(yáng)程也較小）。在北方，由于水資源緊張，冷卻水要循環(huán)使用，每臺(tái)機(jī)組建一座冷卻水塔，一條壓力循環(huán)水管，一條雙孔自流水溝。經(jīng)凝汽器熱交換后的熱水由循環(huán)水泵壓入水塔，從塔中經(jīng)蜂窩材料噴淋而下，再進(jìn)入凝汽器循環(huán)使用。一般水塔高程在70~80米左右，水位高度也在10－20米左右，因此循環(huán)水泵調(diào)速后的出口揚(yáng)程有個(gè)最低值，這就限制了循環(huán)水泵的調(diào)速范圍，因?yàn)檠h(huán)水泵出口揚(yáng)程的余量并不大，調(diào)速后循環(huán)水泵的出口揚(yáng)程若小于水塔水位高程，冷卻水就會(huì)打不進(jìn)水塔去，循環(huán)水泵就不能正常工作。

汽輪機(jī)凝汽器的循環(huán)供水系統(tǒng)，又有單元制和母管制之分。小型火電機(jī)組采用的母管制循環(huán)供水系統(tǒng)是將所有的循環(huán)水泵并聯(lián)在一根供水母管上，凝汽器也并聯(lián)在供排水管上。這就要求并聯(lián)的循環(huán)水泵特性相近，并聯(lián)的凝汽器的水阻也要接近，否則會(huì)使循環(huán)水泵負(fù)荷分配不均和水阻大的凝汽器不能獲得足夠的冷卻水而影響汽輪機(jī)真空。單機(jī)容量在300MW以上的機(jī)組，一般采用單元制循環(huán)水供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)3臺(tái)循環(huán)水泵，冬季1臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修；夏季二臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。如果循環(huán)水泵同時(shí)停運(yùn)，必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，甚至可能造成汽輪機(jī)化瓦等惡性事故的發(fā)生。

在可能的條件下，循環(huán)水泵宜采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式，以保持較高的運(yùn)行效率。動(dòng)葉調(diào)節(jié)在軸流泵上已有較多的使用，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可采用定速電動(dòng)機(jī)加液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式。目前應(yīng)用較多的是通過(guò)控制運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。例如單元制循環(huán)水系統(tǒng)用2臺(tái)循環(huán)水泵并聯(lián)供一臺(tái)機(jī)組時(shí)，當(dāng)冬季或負(fù)荷較低時(shí)，可停用一臺(tái)循環(huán)水泵以調(diào)節(jié)水量，節(jié)省電耗。但由于供水管道阻力特性是按2臺(tái)泵并聯(lián)設(shè)計(jì)的，當(dāng)一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行泵的流量將顯著增加，運(yùn)行工況偏離最佳工況較遠(yuǎn)。尤其是軸流泵，其效率曲線較陡，偏離最佳工況點(diǎn)后，效率下降很快。母管制供水方式下，并列運(yùn)行的泵組臺(tái)數(shù)較多，水量的調(diào)節(jié)可以通過(guò)改變運(yùn)行泵組的臺(tái)數(shù)，或者變更大小泵的搭配方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)整后泵的運(yùn)行工況也會(huì)偏離最佳工況，但較單元制供水情況要好一些。且這種調(diào)節(jié)方式使汽輪機(jī)真空度不穩(wěn)定，不利于汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式時(shí)，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性就好得多。

若進(jìn)行變頻調(diào)速改造，既可節(jié)能降耗，又能根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和季節(jié)的變化調(diào)節(jié)冷卻水的流量，達(dá)到汽輪機(jī)最有利真空的控制目的，實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)真空度的高精度控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。且運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，同時(shí)還可以消除管路的虹吸現(xiàn)象。

3.4  鍋爐灰漿泵

灰漿泵是根據(jù)前池液面的高度決定啟、停電機(jī)。這樣就存在兩方面問(wèn)題:一方面為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求，需要每天根據(jù)前池液位和沖灰管的需要不斷切換、啟停電機(jī)，前池液位高度得不到很好控制，而且頻繁工頻啟動(dòng)電機(jī)對(duì)電機(jī)造成很大沖擊。灰漿泵工藝流程圖如下圖3所示：

目前由于采用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量 , 在這種調(diào)節(jié)方式下，系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1)   采用灰漿泵定速運(yùn)行，閥門(mén)調(diào)整節(jié)流損失大、出口壓力高、管損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，造成能源的浪費(fèi)。　　

2)   當(dāng)流量降低閥位開(kāi)度減小時(shí)，調(diào)整閥前后壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴(yán)重，造成能耗增加。　　

3)   長(zhǎng)期的40～70％閥門(mén)開(kāi)度，加速閥體自身磨損，導(dǎo)致閥門(mén)控制特性變差。　

4)   管網(wǎng)壓力過(guò)高威脅系統(tǒng)設(shè)備密封性能，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致閥門(mén)泄漏，不能關(guān)嚴(yán)等情況發(fā)生。　

5)   設(shè)備使用壽命短、日常維護(hù)量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費(fèi)。

解決上述問(wèn)題的重要手段之一是采用變頻調(diào)速控制技術(shù)。利用高壓變頻器對(duì)灰漿泵電機(jī)進(jìn)行變頻控制，在灰漿泵前池液位設(shè)置壓力式水位傳感器，將測(cè)量得到水位高度信號(hào)，變換為4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由電流環(huán)接口送給變頻器; 變頻器計(jì)算出當(dāng)前水位與控制水位之間的偏差，通過(guò)變頻器內(nèi)置的數(shù)字PID調(diào)節(jié)器改變變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制灰漿泵前池液位的高度。這樣，不僅解決了控制閥調(diào)節(jié)線性度差、純滯延大等難以控制的缺點(diǎn)，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；更重要的是減小了因調(diào)節(jié)閥門(mén)孔口變化造成的壓流損失，減輕了控制閥的磨損，降低了系統(tǒng)對(duì)管路密封性能的破壞，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，維護(hù)量減小，改善了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源，為降低電廠用電率提供了良好的途徑。

四、案例分析

4.1項(xiàng)目介紹

1)   項(xiàng)目概述：該項(xiàng)目是英威騰電氣有限公司針對(duì)山西某發(fā)電廠一期一臺(tái)300MW機(jī)組所有高壓電機(jī)進(jìn)行變頻改造，主要負(fù)載包括引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、灰漿泵。

2)   現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)：

進(jìn)行變頻節(jié)能應(yīng)用的設(shè)備統(tǒng)計(jì)情況如下表1所示。

4.2系統(tǒng)方案：

4.2.1     變頻器配置

根據(jù)山西某發(fā)電廠一期一臺(tái)300MW機(jī)組主輔助設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)的額定參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行工況，再結(jié)合英威騰公司CHH100系列高壓變頻器在其它工程地應(yīng)用情況，我公司所配置變頻器如下表2：

4.2.2     變頻器旁路切換控制方式

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的額定參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行工況，再結(jié)合我公司的CHH100系列高壓變頻器在其它工程應(yīng)用情況，我方提供的CHH100變頻器的旁路系統(tǒng)采用一拖一自動(dòng)方案，變頻器具有轉(zhuǎn)速跟蹤功能，變頻與工頻能夠自動(dòng)切換，其一次系統(tǒng)如下圖所示：

變頻器由用戶開(kāi)關(guān)、自動(dòng)旁路柜、CHH100系列高壓變頻器、高壓電機(jī)組成。自動(dòng)旁路柜是由三個(gè)真空接觸器KM1、KM2、KM3和兩個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)QS1、QS2組成。電機(jī)以變頻方式運(yùn)行時(shí)，QS1、QS2和KM1、KM2閉合，KM3斷開(kāi)；電機(jī)以工頻方式運(yùn)行時(shí)，KM3閉合，QS1、QS2和KM1、KM2斷開(kāi)，QS1、QS2用于變頻器維護(hù)過(guò)程中高壓隔離。變頻系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速跟蹤技術(shù)，變頻與工頻之間切換在運(yùn)行過(guò)程中可以不用停機(jī)自動(dòng)完成。自動(dòng)旁路柜嚴(yán)格按照“五防”聯(lián)鎖要求設(shè)計(jì)，變頻輸出開(kāi)關(guān)KM2和工頻開(kāi)關(guān)KM3互鎖，完全能夠保證變頻器安全運(yùn)行。

4.2.3    變頻器控制方式

Ø  變頻調(diào)速裝置提供如下三種調(diào)速控制方式：

本機(jī)控制時(shí)通過(guò)高壓變頻器控制柜上觸摸屏(鍵盤(pán)),也可以通過(guò)遠(yuǎn)程控打操作箱的起停按鈕進(jìn)行控制高壓變頻器啟動(dòng)、停止，可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率。遠(yuǎn)程控制放在控制室，設(shè)有操作臺(tái)和上位機(jī)，由配電工操作控制。通過(guò)上位機(jī)配電工可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)操作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)方操作。配電工可以根據(jù)工況自由選定高壓變頻器“手動(dòng)/自動(dòng)”調(diào)速運(yùn)行。

CHH100高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)提供16路數(shù)字量輸入，8路繼電器輸出，3路模擬量輸入，4路模擬量輸出，1路高速脈沖輸入，1路高速脈沖輸出端子，以上提供的用戶端子均為可編程端子，每個(gè)端子的功能都可以使用功能碼進(jìn)行設(shè)定。

(1)  端子控制方式：變頻器具有端子控制的接口，用戶可將控制信號(hào)接于變頻器的接口，監(jiān)控變頻器。

(2)  就地鍵盤(pán)控制方式：可以在變頻器就地操作鍵盤(pán)調(diào)節(jié)變頻器頻率。

(3)  就地觸摸屏控制方式：可以在變頻器就地觸摸屏監(jiān)控變頻器。

Ø  高壓變頻器具有遠(yuǎn)程和本機(jī)控制功能。

本機(jī)控制時(shí)通過(guò)高壓變頻器控制柜上觸摸屏可就地人工啟動(dòng)、停止高壓變頻器，可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率。遠(yuǎn)程控制放在控制室，設(shè)有操作臺(tái)和上位機(jī)，由配電工操作控制。通過(guò)上位機(jī)配電工可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)操作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)方操作。配電工可以根據(jù)工況自由選定高壓變頻器“手動(dòng)/自動(dòng)”調(diào)速運(yùn)行。

五、項(xiàng)目改造效果

5.1  節(jié)能收益

考慮管網(wǎng)阻力損失等因素的影響，理論上綜合平均節(jié)能值在15%以上。按照節(jié)能15%和電價(jià)0.55元/度算計(jì)，每天24個(gè)小時(shí)不間斷運(yùn)行,年運(yùn)行330天計(jì)算，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表3：

5.2   項(xiàng)目總結(jié)

     該項(xiàng)目整體改造效果統(tǒng)計(jì)如下表所示：

由上述數(shù)據(jù)可見(jiàn)，投入深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的CHH100系列高壓變頻器后，該山西某發(fā)電廠一期一臺(tái)300MW機(jī)組主輔助設(shè)備全年節(jié)約電費(fèi)均可達(dá)1151．51萬(wàn)元左右。另外，由于深圳市英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)CHH100系列高壓變頻器功率因數(shù)可達(dá)0.95以上，大于電機(jī)功率因數(shù)0.89，減少大量無(wú)功。并且實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，可避免因大電流啟動(dòng)沖擊造成對(duì)電機(jī)絕緣的影響，減少電機(jī)維護(hù)量，節(jié)約檢修維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)電機(jī)壽命大幅度延長(zhǎng)。減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，深受運(yùn)行人員和維修人員的歡迎。

六、結(jié)束語(yǔ)

高壓變頻裝置節(jié)能效果明顯，采用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)電機(jī)的壽命，也減少了管道的振動(dòng)與磨損；總之，采用了深圳英威騰電氣股份有限公司的自主研發(fā)、生產(chǎn)的多單元串聯(lián)的高─高形式的CHH100系列高壓變頻器調(diào)速裝置在山西某發(fā)電廠一期一臺(tái)300MW機(jī)組主輔助設(shè)備的調(diào)速改造中應(yīng)用是相當(dāng)成功的。該系列變頻器的先進(jìn)性、可靠性已得到許多工業(yè)應(yīng)用的證實(shí)。

關(guān)于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動(dòng)、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有12家控股子公司，分駐于全國(guó)的九大研發(fā)中心，擁有各類專利390多件，主要產(chǎn)品涵括高、中、低壓變頻器、電梯智能整體機(jī)、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、電機(jī)和電主軸、SVG、UPS、光伏逆變器等。英威騰現(xiàn)有員工1600多人，大型生產(chǎn)基地4個(gè)，營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)遍布國(guó)內(nèi)及海外60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

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