试论发电厂的辅机电动机节能改造技术要点.pdf

第1 4 期（总第5 4 5 期）试论发电厂的辅机电动机节能改造技术要点孙阳军（兴义市上乘发电有限公司，贵州兴义5 6 2 4 0 0)摘要：本文主要针对我国火力发电厂内辅机电动机节能改造技术进行研究，其中对于发电厂内的各种辅机电动机的实际运行情况进行了综合性的调查研究，根据其具体的运行过程中的效率进行节能改造方案的分析，同时也对辅机应用后发电机的优越性进行探讨。关键词：发电厂；辅机电动机；节能改造技术探讨分析一、风机电动机的发展情况及相关方案介绍随着火力发电厂的迅速发展，对大型设备的需求也不断增加。其中，风机作为火力发电厂主要的附属设施之一，其消耗约占整个热电厂总发电量的2%。随着火电机组规模的不断扩大，锅炉风机的规模也在不断增加，因此在国内火力发电厂中，风机的作用越来越突出，已成为一种大量消耗电能的辅助设备。因此，对风机进行研究具有重要意义。提高风机的运转效率，能够大幅度节省电能，改进其高耗能的特点，有望为火力发电厂节省大量能源。因此，风机的节能方案应得到详细讨论。在制订节能方案时，需要考虑到风机在火力发电厂中的重要性，同时综合考虑其运行效率、降低能耗的措施、设备维护等方面因素，以确保方案的可行性和实施效果。（一）发电厂风机辅机的运行状况及节能效果目前，国内电厂使用的风机大多经过改造，其中应用最广泛的是高效的离心式风机。然而，通过对这种风机的运行状况进行检测和分析，发现其实际运行效率相对较低，需要进行节能改造。首先，需要对该风机在实际应用中出现的问题进行详细分析，指出造成这一现象的主要因素包括调节特性不佳、操作点距离最大功率点较远。此外，扇子的类型和种类也受到限制，常常只能选择大机号而不能选择适当的扇子类型。这表明该风机在实际操作中的效率较低，因此有必要进行改造以降低能耗。针对这些问题，可以采用一系列措施，如优化控制系统、选用适当的扇子类型和种类等，以提高该风机的运行效率和节能水平 2 。此外，电厂锅炉的风机出风量和空气压力富余程度以及由于机组调峰而造成的实际工作状态点与设计工作状态点之间的偏差，都会导致风机的工作效率大幅降低。为了调整风扇，通常需要使用调整门。当实际偏差达到1 0%时，需要将效率降低到8%左右；如果偏差降低到2 0%，那么风扇的运转效率将降低2 0%。由此新潮电子可见，采用调节门来调整风扇风量，其能耗较高，是一个难以避免的问题。因此，有必要对风机辅助设备在使用中存在的低效问题进行研究。而离心式风机在变速调节的过程中，如果不考虑管道系统阻力R的影响，且风压H随流量Q呈平方规律变化，则风机的效率可在一定的范围内保持最高效率不变，离心式风机不同调节方式耗电特性比较情况如图1 所示。110100出口挡板控制9080(%）率证墨706050传递功率调速控制40（电磁转差离合器等）302010图1 离心式风机不同调节方式耗电特性比较情况采用调节门调节和转速调节方式时风机的效率与流量曲线图如图2 所示。风机效率（%）100变速调节风机效率9080706050403020100图2不同调节方式下的风机效率机电设备节电量阝人口挡板控制节电量站理想曲线变频器控制304050607080风流量（转速）（%）调节门调节风机效率506007080901100110风流量（转速）（%）90100126机电设备由图2 可知，在风机的风量由1 0 0%下降到5 0%时，变速调节与风门调节方式相比，风机的效率平均高出30%以上。因而从节能的观点看，变速调节方式为最佳调节方式。由此可见，使用调节门进行风量调节的风机在使用过程中存在着很大的能源耗损，这也是不可避免的问题。因而需要针对风机辅机运行过程中效率低下的问题提出相应的解决方案。（二）风机调速机节能改造方案介绍在全年全载且风扇风量余量为3 0%的情况下，选择双速电动机是最经济的选择。因为在全载持续运转条件下，电动机仍能保持较低的转速以满足风量需求。当风量裕度约为2 0%时，应采用变频调速、串联调速等方式，配合双速电动机和液压耦合器进行调速。然而，这种方式不利于节能。当风量裕度约为1 0%时，使用两个速度的电动机或液压联轴器的速度比使用阀门的速度要低，而使用变频或串级的速度与阀门的速度相比，其经济性也没有太大的差别。因此，在这种情况下，只需要使用阀门就可以满足要求，不需要使用变速调节。与之相比，调整门的调节方式在经济性上更加节约，因此不需要采用变速调节就能够满足实际操作的需要，并且更加经济和节能。对于长期处于低负荷运行状态的风机机组，需要对其长期的运行状况进行分析，重点研究经济性、可靠性等因素，以选择更优越的变频调速方案来改善风机技术并解决问题 3 。针对调峰装置和长时间在低载状态下的装置，在安全可靠、经济性和长时间的操作与维护等方面，采用变频器和串级调速比双速电动机和液压联轴器等调速方法更为优越。因此，火力发电厂在进行风机的节能改造时，应该采用变频器和串级调节。风机的功率一般在1 0 0 0 2 0 0 0 kW。在目前的功率器件耐压条件下，采用高压IGBT和IGCT的三电平中压变频器，是目前的最佳选择方案。该变频器的功率元件不是串联式也不是并联式，因此可靠性较高。逆变单元由1 2 只HV-IGBT或IGCT组成，功率元件最少、最便宜且体积最小。输人端采用1 2 脉宽整流，电网侧谐波少。该系统电流波形良好，整体谐波失真度小于1%，适用于各种类型的笼式感应电动机，无需须“降额”。输出电压等级分为2.3 kV、3.3 k V 和4.1 6 kV三个部分。对于我国6 kV电机，可采用Y/改接方式将其转换为线电压为3.4 7 kV的电机。考虑到风机通常有设计余量，因此使用3.3 kV的变频器完全能够满足需求。这种改造方案对于老旧设备来说是经济且合理的，具有非常 127 新潮电子大的好处。二、配套水泵的节能改造技术锅炉给水泵、循环水泵、冷凝水泵等是火电厂必备的水泵，数量众多，装机容量大。例如，5 0 MW的热电厂给水泵的装机容量为6 4 3 0 KW，占其总装机容量的12.86%。其中，1 0 0 MW的发电设备占用1 0.4 8%的装机容量，达到1 0 4 8 0 KW。这表明在热电厂中，抽水机是耗电最多的辅助设备之一。因此，提高抽水机的运转效率，降低其能耗，对于减少电厂的用电量具有重要意义 4 。本文以某给水泵为例，对其进行了具体的节能改造。具体如下：为了降低泵的能耗，除了提高泵本身的效率和降低管道阻力、合理配置和经济运行之外，调节泵的转速也是一种很好的方式。由于大部分泵都必须随着主机负载的变化而调整其流量，对于调峰装置来说尤为重要。目前，电力系统的负载情况表明，大多数1 2 5 MW的机组已经投人到电力系统的调峰中，而为了扩大电力系统的容量，2 0 0 MW的机组也必须投人到电力系统中。为了达到最大的节能效益，应选择与调峰装置相匹配的各类泵，并采用调节转速的方式。例如，某国产2 0 0 MW机组装备了三个DG400一1 8 0 型定速给水泵，在主机负载为1 8 0 MW时，两个泵同时运行，调节阀的节流损失高达2.2MPa，这一点就造成了一年8 8 3.9 万度电的浪费。如果换成全量、可调速的给水泵，就可以节约很多电力。表1显示，在定压运行模式下，主机平均可以节省2 0%的电力，在定一滑一定运行模式下，平均可节省3 0%的电力。上述计算还未考虑进水恰升的变化，如果考虑进水恰升，在调节水泵进水恰升较低的情况下，节电效果将减少3%5%。表1 2 0 0 MW机组采用全容量调速给水泵的节电效果主机定压运行主机滑压运行主机负荷给水流量(MW)节约功率相对节电率节约功率相对节电(t/h)(kW)200616180535160470三、燃料制备系统的节能改造技术目前，国内大部分的火电厂主要使用煤作为燃料。在锅炉的启动和燃烧过程中，还需要使用轻油和重油等燃料。因此，为了正常生产运行，热电厂必须配备相应的卸煤和输煤设备，例如，给煤机、排粉机和送油泵等。这些设备在很大程度上会对火电厂的运行产生影响，并且会消耗大量能源。因此，在这个过程中，对热电厂燃煤制备系统的设备进行节能改造是非常有价值第1 4 期（总第5 4 5 期）(%)(kW)率（%）71014.6177017.1587520.599501050153019.6923.0836.00第1 4 期（总第5 4 5 期）的，也是我们必须重视的。(一）磨煤机的节能改造分析通常情况下，发电站中采用的是钢球磨煤机，每个单元至少要安装两个。对于一些负载变化较大的发电站，由于磨煤机的启动频率较高，必须对磨煤机的启动冲击问题进行深入研究和解决。如果采用高压机软启动器来解决磨煤机的启动问题，则通常不够经济，并且在重载启动的磨煤机上的效果也不显著。因此，必须对这一方面进行改进，主要是通过对粉机进行变频改造或对燃油控制手段进行改进，尽量降低磨煤机的启动次数，从根本上解决磨煤机的启动问题。对于直吹式的制粉系统，需要配置4 8 台磨煤机或者风扇磨煤机，其中六台可以同时工作，另外两台为备用。在进行炉膛燃油的控制时，需要对排粉风机或者一次风机进行变频调速，并根据锅炉负荷进行台数的调节。(二）给煤机的节能改造分析一台供煤装置向磨煤机提供煤料。由于煤种和磨煤机工作条件的变化，给煤也随之变化。原有的给煤机由于受到工艺因素的制约，存在转速不稳、下煤不均等问题，导致磨煤机存煤经常变动，进料压力下降，出料温度大幅波动，严重影响设备的安全性和经济性。目前，采用变频调速的给煤机提高了其可控性，同时也是制粉系统协同控制的一个子系统，为实现制粉系统的自动化和节能提供了可能。在这一过程中，磨煤机组的工作条件会发生变化，因此必须调整给煤量。目前，由于受到相关技术条件的制约，给煤机在运行中出现了调速、卸煤等多种问题。因此，必须利用变频器对给煤机的速度进行控制，从而使给煤的控制达到最大限度，实现制粉系统的自动化，降低其能耗 5 。（三）供油泵的节能改造分析供油泵是一种装置，用于向锅炉输送燃料，以保证机组的正常运转。通常情况下，两个机组会共享一个燃料系统，并配备三个供油泵，其中一个运行，两个备用。在使用煤粉作为锅炉燃料时，理论上可以完全停止供油泵，但为了应对突发事件，保证机组的安全运行，新潮电子规范要求必须有一套水泵进行长时间运行，以保证燃料的正常流动。然而，这种长时间的运行会消耗大量能量，同时由于燃料的快速流动，会导致储油罐温度升高，尤其是在夏季高温时期，储油罐温度甚至可达50，存在较大的安全隐患。此外，由于供油管道中的阀门、活结等部件压力较大，容易发生泄漏，加大设备的维修难度，同时对环境造成影响。采用变频器可以解决以上问题。变频器能够使供油泵在平稳状态下以较慢的速度运行，既消除了安全隐患，也能在应急情况下保证锅炉的燃油供应。由于供油系统是一台低压电动机，因此采用一台三相工频旁路的低压变频调速系统是一种经济可行的选择。四、结语考虑到电力系统辅助设备电机的节能降耗潜力，以及目前面临的“厂网分离”“竞价上网”等严重问题，电力系统辅助设备的节能降耗是必然的。然而，不同的调速方法在性能指标、节能效果和投资成本上都存在着不同的优势和劣势，因此在节能改造中选择哪种方法并无一定的规律可循。本文所介绍的技术改进方法，针对的是普通火力发电厂的实际情况，可供借鉴。每个电厂应该以本厂机组的实际情况为依据，例如，负载情况（是否调峰）、辅机马达的设计余量、地点位置、资金投资等因素，综合考虑，最终选择出一种与本厂的具体情况相适应的节能改造方案。参考文献：1刘斌,杨宝起.试论火力发电厂机组优化运行和辅机节能改造策略 J.科技与企业,2 0 1 3(4):2 5 0.2徐甫荣,崔力.发电厂辅机电动机变频调速节能方案探讨 J.电气传动自动化,2 0 0 3(2):3-6.3万鹏飞.发电厂辅机电动机变频调速节能方案探讨 J.科学与财富,2 0 1 6(6):5 1.4杨健.发电厂高压电机节能变频改造解析 轻松学电脑,2 0 1 9(2 8):2 4 3.5宁涛.高压变频器在同兴垃圾焚烧发电厂辅机节能改造中的应用 J.企业技术开发,2 0 1 1(7):5 4-5 5.机电设备128