摘要:蘭州西固電廠在高壓變頻器的改造工程中促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的明顯提高,并且它以高性能、高可靠性和調(diào)節(jié)的靈活性以及操作的簡便性,贏得了運(yùn)行人員的認(rèn)可。
  關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統(tǒng) 高壓變頻器 節(jié)能
  一、前言:
  成立于2000年6月的蘭州西固熱電有限責(zé)任公司,其前身西固熱電廠是國家“一•五”期間156個重點(diǎn)建設(shè)項目之一。該電廠">

      技術(shù)頻道

      利德華福高壓變頻器在西固電廠循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用

        摘要:蘭州西固電廠在高壓變頻器的改造工程中促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的明顯提高,并且它以高性能、高可靠性和調(diào)節(jié)的靈活性以及操作的簡便性,贏得了運(yùn)行人員的認(rèn)可。
        關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統(tǒng) 高壓變頻器 節(jié)能
        一、前言:
        成立于2000年6月的蘭州西固熱電有限責(zé)任公司,其前身西固熱電廠是國家“一•五”期間156個重點(diǎn)建設(shè)項目之一。該電廠于1957年投產(chǎn)發(fā)電,是全國最大的熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)之一。現(xiàn)管理運(yùn)行4×50MW、2×142MW共10爐6機(jī),總裝機(jī)容量484MW。擔(dān)負(fù)著向周邊蘭化、蘭煉等大中型企業(yè)提供電力、熱能的重大任務(wù)。
        受設(shè)計和制造技術(shù)條件的影響,電廠主要用電設(shè)備如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵等高能耗設(shè)備,其輸出功率不能隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化,只有通過改變檔板或閥門的開度來調(diào)整,造成很大部分能量消耗在節(jié)流損失中。為此,蘭州西固熱電有限責(zé)任公司把挖潛節(jié)能降耗的工作提到議事日程中,從技術(shù)改造著手,尋求節(jié)能降耗的途徑和辦法。
         針對以上能源浪費(fèi)的現(xiàn)象,采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)對電廠重要用電設(shè)備的驅(qū)動電源進(jìn)行技術(shù)改造,是電廠節(jié)能降耗提高競價上網(wǎng)競爭能力的有效途徑。
        二、再循環(huán)水系統(tǒng)變頻改造問題的提出:
        2001年西固電廠一廠循環(huán)水系統(tǒng)在自然通風(fēng)冷卻塔的改建過程中,使機(jī)組循環(huán)冷卻水量(一次水量)由原來的年平均10000t/h減少到5000t/h,降低了發(fā)電成本,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但在運(yùn)行中專門為塔上水而配置的4臺同型號,額定出力為9720m3/h的軸流式再循環(huán)水泵,由于出力較大,不能達(dá)到循環(huán)水泵與水塔的合理匹配運(yùn)行,制約了發(fā)電成本的有效降低。
        眾所周知,軸流式水泵具有相當(dāng)陡的性能曲線,管道阻力變化對流量變化影響很小,軸流式水泵出口門及豎井上水門不能節(jié)流,造成流量調(diào)節(jié)困難。因此,運(yùn)行中僅限于調(diào)整機(jī)房內(nèi)凝結(jié)器排水門,啟停機(jī)組循環(huán)水泵和聯(lián)系水廠加減一次水量,非常不方便,而且造成極大的浪費(fèi)。例如,冬季循環(huán)水出、入口溫度都較低,如果一臺再循環(huán)水泵在額定工況下運(yùn)行,為保障水泵入口(#3、4溝水位)正常,機(jī)房內(nèi)各機(jī)組排水門都開的較大,同時為維持循環(huán)水母管壓力,還需要啟動循環(huán)水泵,人為的增加了廠用電耗,冬季機(jī)組凝汽負(fù)荷本身不大,由于排水門開度大,造成排氣溫度過低,使機(jī)組末級葉片濕度增大,葉片工作工況惡化,嚴(yán)重威脅著機(jī)組運(yùn)行安全,且循環(huán)水量過大,造成凝結(jié)水過冷卻度增大,對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響更大。夏季由于來水溫度較高,為保證機(jī)組排汽溫度不至于過高,需要增加一次水量,凝結(jié)器出口門開度也較大,造成#3、4溝水位溢流,再啟動同型號再循環(huán)水泵,勢必會開大凝結(jié)器出口門,#5-8機(jī)8臺循環(huán)水泵全部啟動,卻無法保證#3、4循環(huán)水溝水位,且啟動循環(huán)水泵,增大一次水量,造成企業(yè)效益流失和發(fā)電成本的提高。
        因此根據(jù)公司運(yùn)行實(shí)際和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要,將冷水塔#1、3再循環(huán)水泵加裝變頻調(diào)速器,改造為調(diào)速調(diào)頻再循環(huán)水泵勢在必行。
        三、系統(tǒng)參數(shù)配置以及控制邏輯:
        經(jīng)過西固電廠多方調(diào)研、比較,最后同北京利德華福電氣技術(shù)有限公司合作,共同制定了在循環(huán)水系統(tǒng)的變頻改造方案,具體方案如下:
        1.電機(jī)和水泵的參數(shù)
        

        

        2.系統(tǒng)旁路方案,如圖一:
        
      圖一
        圖一 主回路接線圖

        器件說明:
        QF1、QF2:廠方高壓真空斷路器
        QS1、QS2、QS3:手動隔離刀閘
        VVVF:HARSVERT-A06/090 高壓變頻器
        M1、M2:710kW/6kV 異步電動機(jī)
        使用方式:
        一拖二(1備1用);
        #3泵只變頻運(yùn)行,#1泵也可在工頻下運(yùn)行。
        3.設(shè)備配置
        冷水塔#1、#3再循環(huán)水泵參與這樣一個水循環(huán)過程:將蓄水溝中的水抽到冷水塔中,冷水塔中的水供生產(chǎn)使用,生產(chǎn)后剩余的水再排到蓄水溝中。
        本次改造是在電機(jī)前加裝高壓變頻調(diào)速器,加強(qiáng)了對循環(huán)水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)運(yùn)行。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用新型的功率單元,通過功率單元與控制單元的程序控制,實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化微機(jī)控制,并且具有高可靠性和易操作性等優(yōu)點(diǎn),適合電廠現(xiàn)運(yùn)行系統(tǒng)的需要。
        以前開一臺泵,抽水量不夠,造成水溝水溢流,平均每小時5000立方左右;增加變頻器后,用兩臺泵,變頻泵開到35Hz左右,水溝水位維持在4.8米左右,不再造成溢流,另外還加速了水系統(tǒng)的循環(huán)過程,降低了煤耗等綜合指標(biāo)。
        四、問題的解決與應(yīng)用:
        蘭州西固電廠再循環(huán)水泵變頻改造后,循環(huán)水系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性能大大增強(qiáng),一次水量由投運(yùn)前平均5000t/h,變化為3500t/h,細(xì)化了指標(biāo),很大程度的降低了企業(yè)發(fā)電成本。
        1.節(jié)能原理:
        通常異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60f(1-s)/P,在電動機(jī)選定條件下,功率P一定,轉(zhuǎn)差s的影響可忽略不計,因此電機(jī)轉(zhuǎn)速變化可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)頻率實(shí)現(xiàn),可以看出n與f間為線性關(guān)系,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬,功率損失較小。
        我們也知道泵的軸功率,P=KQH,Q為流量,H為泵出口壓力。由于斜流泵受管道阻力影響較小,在出口壓力恒定的情況下,轉(zhuǎn)速降低,流量降低,使泵的輸出功率降低。節(jié)能明顯,調(diào)節(jié)方便。圖二中陰影部分為有效節(jié)能。
        
      圖二
        圖二 水泵節(jié)能原理

        2.高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)能效果:
        (1)比較2002年10月與2003年10月經(jīng)濟(jì)指標(biāo),機(jī)組平均負(fù)荷為12.8MW
        2002年10月:平均真空度:90.26% ,一次水量平均5000t/h
        2003年10月:平均真空度:93.37%,一次水量平均3500t/h
        (2)按一個月計算:
        2002年十月:一次水成本:5000×24×31×0.4=148.8萬元
        2003年十月:一次水成本:3500×24×31×0.4=104.16萬元
        相比節(jié)約資金:44.64萬元/月
        (3)2002年十月真空度:90.26% 對應(yīng)排汽溫度查表得42℃
        2003年十月真空度:93.37% 對應(yīng)排汽溫度查表得35℃
        因此,2003年與2002年同期比較,變頻泵啟動后排汽溫度下降7℃,真空度每提高1%,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤耗3.5g/kW•h。所以2003年10月較2002年10月真空度提高3.11%,節(jié)約煤耗10.9g/kW.h,全月發(fā)電量9495萬kW•h。
        因此節(jié)約煤耗94950000×10.9×0.8=827.96t標(biāo)煤×210元/t標(biāo)煤=17.39萬元。
        (4)變頻泵自投運(yùn)以來,據(jù)統(tǒng)計月平均耗電,比僅運(yùn)行一臺工頻泵多耗廠用電13萬kW•h。
        變頻泵啟動增加廠用電13萬kW•h,耗電130000×0.196=2.55萬元
        (5)綜上,月平均產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益:44.64+17.39-2.55=59.48萬元。
        全年經(jīng)濟(jì)效益:59.48×12=713.76萬元
        3. 高壓變頻系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還體現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn):
        (1)減少了機(jī)組循環(huán)水泵的啟、停次數(shù),保持了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定,降低了值班人員調(diào)整、維護(hù)水溝水位和機(jī)組真空的難度。
        (2)增加了調(diào)解的靈活性,方便了凝結(jié)器膠球清洗工作。以往此項工作需要增加一次水量,操作過程中加、減一次水量及啟、停循環(huán)水泵,會造成循環(huán)水的浪費(fèi),用變頻泵可通過調(diào)整電機(jī)頻率和閘板開度滿足實(shí)際水位的需要。
        (3)電廠在夏季啟用變頻泵,可以增加上塔水量,使冷水塔冷卻效率提高,既能避免水溝溢流,又可以增大冷卻水的循環(huán)倍率,降低機(jī)組排汽溫度,提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。
        在冬季,水溫較低時,只啟動一臺變頻泵運(yùn)行,既能保證機(jī)組排汽溫度穩(wěn)定,提高機(jī)組安全運(yùn)行,又可以減少一次水量和廠用電,更好的降低成本,提高效益。
        4.綜合效益:
        自03年9月份變頻再循環(huán)水泵調(diào)試和投運(yùn)以來,變頻器運(yùn)行穩(wěn)定,循環(huán)水系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性能大大增強(qiáng)。不但節(jié)約了大量電能,降低了廠用電率,而且大大降低了一次用水量及減少機(jī)組循環(huán)水泵的啟、停次數(shù),甚至提高了系統(tǒng)真空度,降低了標(biāo)準(zhǔn)煤耗,取得了非常好的綜合效益。為此,該高壓變頻改造項目獲得當(dāng)年甘肅省科技成果推廣二等獎,西固電廠科技進(jìn)步一等獎。
        五、結(jié)束語:
        高壓變頻調(diào)速控制作為一種新型的調(diào)速方法,其性能優(yōu)于其它調(diào)速方式,是現(xiàn)代化大型電廠廣泛采用的一種節(jié)能控制手段。西固電廠的變頻改造工程促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的明顯提高,并且它以高性能、高可靠性和調(diào)節(jié)的靈活性以及操作的簡便性,贏得了運(yùn)行人員的認(rèn)可。
        隨著電力體制改革的推進(jìn)和競價上網(wǎng)新格局的形成、深化,西固電廠還將在給水泵等輔助設(shè)備進(jìn)行變頻改造,勢必將優(yōu)化企業(yè)資源配置,為促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件,早日實(shí)現(xiàn)扭虧增盈的目標(biāo)。
        六、后記:
        06年7月12日,蘭州西固電廠#11爐甲乙側(cè)吸風(fēng)機(jī)再次使用了2套利德華福生產(chǎn)的1000 kW/6kV高壓變頻器,順利通過驗收并移交運(yùn)行,這是繼一廠再循環(huán)水泵、二廠生水泵、除鹽水泵、凝結(jié)水泵改變頻后,西固電廠又一次較成功的變頻改造。(以下這段文字鏈接即來源于蘭州西固熱電有限責(zé)任公司網(wǎng)站,網(wǎng)址:http://www.xgrd.com/home/Article_Show.asp?ArticleID=4382)
        7月12日,我公司#12爐A/B吸風(fēng)機(jī)改變頻工作順利通過驗收并移交運(yùn)行,這是繼一廠再循環(huán)水泵、二廠生水泵、除鹽水泵、凝結(jié)水泵改變頻后,我公司又一次較成功的變頻改造。從安裝到調(diào)試,公司上下傾注了大量的心血,各分場、部門專門抽調(diào)技術(shù)人員配合、監(jiān)督,使此次改造工程順利完成。
        我公司的#12爐A/B兩臺吸風(fēng)機(jī)選用的風(fēng)機(jī)的備用容量較大,且都采用入口擋板調(diào)節(jié),正常運(yùn)行時擋板開度只有30%-40%,為在現(xiàn)有情況下實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒的優(yōu)化控制,要求吸風(fēng)機(jī)風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)靈活,燃料量及熱量反饋準(zhǔn)確,但由于吸風(fēng)機(jī)擋板運(yùn)行時間長、故障率高,調(diào)節(jié)延遲,加之擋板節(jié)流產(chǎn)生壓力損失和兩臺風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行時的“大馬拉小車”現(xiàn)象造成吸風(fēng)機(jī)效率低下,采用變頻調(diào)整技術(shù)后,擋板全開,通過對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制,靈活方便地實(shí)現(xiàn)對風(fēng)量的調(diào)節(jié),耗電量大大降低,且簡化了運(yùn)行方式,減少了轉(zhuǎn)動設(shè)備磨損,從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有條件下節(jié)能、降低運(yùn)行成本的目的。
        現(xiàn)階段,在能源日趨緊張、生產(chǎn)成本居高不下的條件下,依靠科技進(jìn)步,加大節(jié)電力度,最大限度降低電力消耗,是電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、建設(shè)節(jié)約型企業(yè)的內(nèi)在需要和必然選擇。而變頻改造無疑是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要內(nèi)容。

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