變頻器在火電廠(chǎng)輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

變頻器在火電廠(chǎng)輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)火電廠(chǎng)平均發(fā)電煤耗396g/(kWh)，比發(fā)達(dá)國(guó)家高出60～80g/(kWh)，其中一個(gè)主要原因就是國(guó)內(nèi)火電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電率明顯偏高，主要廠(chǎng)用輔機(jī)運(yùn)行效率低下，使廠(chǎng)用電率長(zhǎng)期徘徊在7.5%左右……關(guān)鍵字：變頻器火電廠(chǎng)輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)0前言據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)火電廠(chǎng)平均發(fā)電煤耗396g/(kWh)，比發(fā)達(dá)國(guó)家高出60～80g/(kWh)，其中一個(gè)主要原因就是國(guó)內(nèi)火電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電率明顯偏高，主要廠(chǎng)用輔機(jī)運(yùn)行效率低下，使廠(chǎng)用電率長(zhǎng)期徘徊在7.5%左右。由于以下原因，近年來(lái)火電廠(chǎng)的廠(chǎng)用電率還有上升的趨勢(shì)：①隨著鍋爐設(shè)備的改進(jìn)與完善和電廠(chǎng)管理水平的提高，漏風(fēng)、漏水率明顯降低，使風(fēng)機(jī)、水泵出現(xiàn)了明顯的功率裕量過(guò)大問(wèn)題，使原有的“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象更為突出。②隨著裝機(jī)容量的增加，有些電網(wǎng)供電容量出現(xiàn)富裕，部分機(jī)組長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步惡化了電廠(chǎng)輔機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。③由于電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)的變化，負(fù)荷的峰谷差拉大，大型火電機(jī)組也要參與調(diào)峰和深調(diào)峰運(yùn)行，將來(lái)甚至可能兩班制運(yùn)行，原有的輔機(jī)流量調(diào)節(jié)方式不能完全適應(yīng)調(diào)峰要求，也會(huì)出現(xiàn)電能浪費(fèi)和調(diào)節(jié)特性變差的情況。因此，為了抑制日益增長(zhǎng)的廠(chǎng)用電率，提高火電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，有相當(dāng)多的電廠(chǎng)不惜投巨資，采用新興的變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)主要輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行更新改造。近二年中壓變頻器基本上取代了其他變速驅(qū)動(dòng)方式(例如液力耦合器、雙速電機(jī)和串級(jí)調(diào)速驅(qū)動(dòng)等)成為電廠(chǎng)輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施之一。1火電廠(chǎng)大中型輔機(jī)變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)火電廠(chǎng)主要輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)變頻器應(yīng)用推廣情況如表1所示。由表1不難看出：(1)火電廠(chǎng)所采用的變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)幾乎包括了目前所有的設(shè)備配置方案，即高壓方案、中壓方案、高低高方案和低壓方案。各種方案的設(shè)備配置情況如表2所示。其中采用保留原有6kV電動(dòng)機(jī)的高壓方案使用最多，約占總臺(tái)數(shù)的85%(74臺(tái))及總?cè)萘康?3%(89650kW)；而采用中壓方案和低壓方案的寥寥無(wú)幾，總共只有9臺(tái)4780kW。表1目前火電廠(chǎng)輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)變頻器使用情況統(tǒng)計(jì)表田序號(hào)是變頻器生產(chǎn)廠(chǎng)初家及型式激安兩

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添總臺(tái)數(shù)貢總裝機(jī)

駛?cè)萘克?MW灌應(yīng)厭踐用旦釣電右私廠(chǎng)爭(zhēng)使用的傳動(dòng)系如統(tǒng)皂傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的具容量范查圍茅/kW宗電動(dòng)機(jī)電銷(xiāo)壓促/kV甚1鄰美國(guó)羅賓康公對(duì)司

掀Harmon都gPerf泰ec扣t賺系列谷30聰34.54毯大慶新華電廠(chǎng)第等攻1脹1燃個(gè)電廠(chǎng)鍛送、引風(fēng)錫機(jī)頌2修4設(shè)臺(tái)灰漿趨泵全5探臺(tái)，給水莫泵縫1恥臺(tái)母56愉0悼～陵2300蝦6成2舒德國(guó)西

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陜(利高燒-疾低筐-掏高挖)濤4凡2.2豎錦州電廠(chǎng)歲等組3垂個(gè)電廠(chǎng)謝

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丟Harsve鏡rt-A摸4售3.2蓄四川華瑩山電昂廠(chǎng)潑送引風(fēng)機(jī)哥800抄6膠9尤北京先丹行微HVF待1民0.25儀北京國(guó)華三河坐電廠(chǎng)朗水泵逼2.50名6鵝10恢合計(jì)珠87側(cè)96.4載3穗1棟個(gè)電廠(chǎng)賺

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表2各種方案的設(shè)備配置情況表設(shè)備配置方案名進(jìn)線(xiàn)變壓器變頻器出線(xiàn)降壓變壓器電

動(dòng)機(jī)高壓方案6kV/6kV變壓器6kV變頻器無(wú)6kV電動(dòng)機(jī)中壓方案6kV/4.16kV變壓器6kV/3kV變壓器6kV/2.3kV變壓器4.16kV變頻器3kV變頻器2.3kV變頻器無(wú)無(wú)無(wú)4.16kV變頻器3kV變頻器2.3kV電動(dòng)機(jī)高低高方案6kV/380V或600V380V或660V變頻器(380V或660V)/6kV變壓器6kV電動(dòng)機(jī)低壓方案6kV/660V變壓器660V變頻器無(wú)660V電動(dòng)機(jī)6kV/380V變壓器380V變頻器無(wú)380V電動(dòng)機(jī)(2)到目前為止，火電廠(chǎng)輔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中已使用或正在安裝的變頻器總臺(tái)數(shù)約為87臺(tái)，總功率達(dá)96400kW，其中功率在1000kW及以下者約48臺(tái)，功率在1000～2000kW者約39臺(tái)，功率在2100～2500kW者約6臺(tái)。2變頻器在電廠(chǎng)輔機(jī)節(jié)能改造應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)現(xiàn)僅引用一實(shí)例進(jìn)行如下計(jì)算分析：某電廠(chǎng)一臺(tái)125MW調(diào)峰機(jī)組，備有2臺(tái)以簡(jiǎn)易導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的Y4-73NO.28D離心式引風(fēng)機(jī)，其額定參數(shù)為：轉(zhuǎn)速n=960r/min,風(fēng)量qvos=380000m3/h,全壓pcos=3973Pa,效率η1＝85.5％，軸功率P=480kW。配套電動(dòng)機(jī)為JSQ-158-6型，額定功率700kW，電壓Un=6kV,電流In=83A,cosφ＝0.87，效率ηdn=93.5%。機(jī)組的廠(chǎng)用電率高達(dá)9.74%，為降低廠(chǎng)用電率擬改造其調(diào)節(jié)方式，以變速調(diào)節(jié)取代原有的導(dǎo)流器調(diào)節(jié)。擬采用的變速方案有2個(gè)：變頻調(diào)速和液力調(diào)速離合器調(diào)速。擬通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較擇優(yōu)選用。電廠(chǎng)提供的計(jì)算條件是：①機(jī)組在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)引風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量?jī)H為額定風(fēng)量90%；②管路阻力曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)引風(fēng)機(jī)的額定工況點(diǎn)；③機(jī)組負(fù)荷模式如表3所示；④改造后的剩余使用壽命按10年計(jì)，年利率i=6%,上網(wǎng)電價(jià)按0.2元/(kWh)計(jì)。表3機(jī)組負(fù)荷模式機(jī)組負(fù)荷率/%10090807060年運(yùn)行小時(shí)數(shù)/h100020005005003000燃按上述數(shù)冶據(jù)，作如下計(jì)示算號(hào)。超晝雹抗2.熱1植原有調(diào)節(jié)方捐式下引風(fēng)機(jī)耗提電量餃由產(chǎn)品樣晴本查頌得鹿Y4-7壟3慌型引風(fēng)機(jī)的無(wú)樹(shù)因次特性曲線(xiàn)夾，并在其上畫(huà)攻出管路的阻力扮曲線(xiàn)。該曲線(xiàn)噴是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)竄和額定工況點(diǎn)仁的二次拋物線(xiàn)怕，其表達(dá)式為冬存領(lǐng)渠橫紹承(盡1)島式中，素為管道系統(tǒng)無(wú)榜因次全壓；慕為引風(fēng)機(jī)的流斗量系數(shù)；濱為引風(fēng)機(jī)額定正全壓系數(shù)和額妄定流量系燦數(shù)弄,樸由特性曲線(xiàn)可徐查得在導(dǎo)流器久全開(kāi)時(shí)，引風(fēng)三機(jī)的無(wú)因次特祝性參數(shù)為長(zhǎng)；革為引風(fēng)機(jī)的功泰率系數(shù)。利用掙這些特性參數(shù)尖，可計(jì)算得到灰原有調(diào)節(jié)方式我下引風(fēng)機(jī)的耗登電量，計(jì)算采糕用常規(guī)方法壤［禽1草］歉，計(jì)算步驟和炒結(jié)果如獻(xiàn)表贏(yíng)4雀所示。晚表筆4夕采用導(dǎo)流器偶調(diào)節(jié)時(shí)引風(fēng)機(jī)嫩的耗電量計(jì)算造計(jì)算立序欺號(hào)譯昂主機(jī)負(fù)荷尸率率/%100眾9080廉7060括1匆政流量垃q員v悅/m遺3恐·h哄-1款3420翅00307鴿8002繩73600貌2394躁00205鷹2002脈菌流量系數(shù)尊0.18濾0.162急0.144爹0.126飄0.108虎3因稍功率系數(shù)恰(挖由豈查特性曲雙線(xiàn)作)0.08俗40.07廁50.06辭80.06彎20.05既64議察軸功率利415.6脈7371.和1336.灶49306關(guān).8277歌.15解走電源功率詳P資B抖=某P詢(xún)/飯η辰d急/kW45散5.340囑9.637料3.883屋43312近.756須會(huì)年耗電合量禁=燙P捷B嘩×漏年運(yùn)行小時(shí)充數(shù)撈/kWh4搶55300赴8192膊00186摩9401扒71780澤9382沈507橋監(jiān)年總耗電濱量怖2571武470豈注：表中蠻η坊d梳為電動(dòng)機(jī)效率剛，由電動(dòng)機(jī)效難率曲線(xiàn)查得。仔貓俯羊2.攜2截改用變頻器腔調(diào)速時(shí)，引風(fēng)給機(jī)耗電量和節(jié)錫電率計(jì)煩算哲辱便改用變頻嘉器調(diào)速時(shí)管路俯的阻力曲線(xiàn)不托變，各運(yùn)行工哥況點(diǎn)必位于管院路阻力曲線(xiàn)上圣，故可利用管駛路的阻力曲線(xiàn)班方程由已知風(fēng)理量削q裁v壘按下式計(jì)算相顏應(yīng)的引風(fēng)機(jī)全覺(jué)壓撲p薄繩苗該(這2)腥變頻調(diào)速哥時(shí)引風(fēng)機(jī)效率獸η肉f憑基本不變，則出可用下式計(jì)算胳軸功率里欠抖亞P盒=博pq疫v善/1000屋η援f塘扁攔(3)廉由上述公教式計(jì)算得，在糖變頻調(diào)節(jié)方式撥下引風(fēng)機(jī)的耗銷(xiāo)電量和節(jié)電率模如蛙表氏5涌所示。拖表喜5娘采用變頻器副調(diào)速時(shí)引風(fēng)機(jī)禁的耗電量和節(jié)僻電率計(jì)算計(jì)算序號(hào)饅主機(jī)負(fù)荷遣率溜/%100908070601傳風(fēng)機(jī)風(fēng)量皂q衣v編/m撥3駁·s樣-195.085.576.066.557.02全壓醒3215.受4峰2602.令4怕2056.市3職1574.該3海1156.宣63秩引風(fēng)機(jī)內(nèi)效率量η飽i索/%85.585.585.585.585.54喝引風(fēng)機(jī)全效率令η批f辟/%83.583.583.082.582.55玩引風(fēng)機(jī)軸功率旬P者=銹pq暴v叢/1000禽η遵f索/kW365.8266.5188.3126.979.96喉電動(dòng)機(jī)負(fù)載率斤β0.5230.3810.2690.180.1147拘電動(dòng)機(jī)效率絡(luò)η陸d分/%90.588.284.778.768.28辰變頻器挪η煌v痕/%97969492919域電源輸出功率攏P田B胞=廊P臺(tái)/而η個(gè)d政·屋η齡v乒/kW416.7314.7236.5175.3128.710溝年耗電飛量懷=林P診B顧·月年運(yùn)行小時(shí)極數(shù)匆/kWh416700膊62940間0的11825包087650科38610鼠011古年總耗電五量非/kWh符1638予10012篩變頻調(diào)速方式石節(jié)電愧率稿=(257策1470-類(lèi)1638牛100)/2饅5714滴70=0.3籃63=36.查3%遞2.劇3稼改用液力調(diào)翠速離合器時(shí)引烏用機(jī)的耗電量壟和節(jié)電率計(jì)算半爐采用液力章調(diào)速離合器時(shí)聽(tīng)，仍屬于調(diào)速庫(kù)調(diào)節(jié)方式，故蜂引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量亂q澤v奪，全壓瘡p橋，引風(fēng)機(jī)的效邁率夜η去f僑和軸功率圖P可都與變頻調(diào)速抽毫無(wú)差別，不黃同之處僅在于歪需考慮液力調(diào)逗速離合器的傳糟動(dòng)效率。其值示與引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速支成正比，即太η訓(xùn)v容=僅n丑/甩n描o妄=門(mén)q汁v割/豎q址v,os產(chǎn)…取施煮(賀4)式應(yīng)用初式吉(3-4志)蚊計(jì)算得到采用開(kāi)液力調(diào)速離合持器時(shí)，引風(fēng)機(jī)蛇的耗電量和節(jié)趁電率如資表鞏6未所示薦。嫩歇槽線(xiàn)2.鉛4刻三種調(diào)節(jié)方支式經(jīng)濟(jì)性分析潮比較我擬采用的答二種改進(jìn)方案懸的初投資如幟表躁7代所示。杜表令6導(dǎo)采用液力調(diào)科速離合調(diào)速時(shí)呼引風(fēng)機(jī)的耗電夜量們計(jì)算序排號(hào)調(diào)考主機(jī)負(fù)荷菜率墳/%100刻9080落7060寧1憤替引風(fēng)機(jī)軸功率喝P隱(穩(wěn)取自麗表員5)365曾.8266龜.5188設(shè).3126謊.979.練92倘稼液力調(diào)速離合父器效率悠η維v符=控n首/醫(yī)n有o例=甜q基v驕/炕q材v,os峰0.90姥.810.些720.6爐30.54疼3驕粘電動(dòng)機(jī)輸出功謠率買(mǎi)P暴d照=訓(xùn)p膀/鋒η雙/kW40對(duì)6.432有9.026唯1.520澇1.414叼8.04溪腳電動(dòng)機(jī)效率呆η捏d黑0.91襯0.900扇.880.換860.8鉆15才銅電源輸出功率蛛P奇B亦=疾p直d紗/催η邁446.6鄰365.6父297.2趣234.2拾182.7上6泛看年耗電撒量粱=累P糖B符×閘年運(yùn)行小時(shí)忠數(shù)滲/kWh4泥46600時(shí)7312舅00148宵6001宋17100敬5481普007棚殖年總耗電兼量黎/kWh1價(jià)991600緊8歇累節(jié)電揪率甩=(257編1470-記1991勺600)/2渣57147駁0=0.22懂6=22.6臣%膀表渠7詳二種改造方井案的初投資浙變進(jìn)翠頻蔥跌調(diào)貼農(nóng)速優(yōu)隸方單鹽案閑液力調(diào)速率合伏器方案干式變壓器戴變頻器、控制揉屏電動(dòng)機(jī)合計(jì)聚調(diào)節(jié)裝置費(fèi)裹用席/舟萬(wàn)元1852.515.58611.25情安裝工程費(fèi)厭用診/鉛萬(wàn)元103柴初投資總術(shù)計(jì)段/沃萬(wàn)元9614.25司下面用靜態(tài)差?lèi)李~回收期法和肚動(dòng)態(tài)總費(fèi)用現(xiàn)蝶值法比較三種考調(diào)節(jié)方式的經(jīng)后濟(jì)性。靜態(tài)差皮額回收期法被篩定義為二種調(diào)蓄節(jié)方案投資差況額與年運(yùn)行成兔本節(jié)約額之比熔，即韻辱蒼枕P蔽a捉=(撿I腹2蒜-夸I橋1芳)/(近C嗎1怎-右C聽(tīng)2鏟)郊竟鋤(懲5)牲式賊中劣,勵(lì)P稻a蜜為回收期宋，淚a釋?zhuān)粌?chǔ)I棵2霜-暖I由1笛為方腎案攏2釋與方歌案破1貼的投資差額，暈萬(wàn)元；當(dāng)C怕1迅-申C討2沫為方投案掩1樂(lè)與方負(fù)案顆2趨的運(yùn)行費(fèi)用差陵額，萬(wàn)元?？s總費(fèi)用現(xiàn)萄值法是指將設(shè)蘇備的總投資和京設(shè)備有效使用選期的運(yùn)用費(fèi)用咱按資金的時(shí)間賣(mài)價(jià)值規(guī)律拆算商到有效使用期夠第一年的總費(fèi)競(jìng)用欄PV勞。當(dāng)多個(gè)方案慮比較時(shí)，總費(fèi)虹用現(xiàn)值覽PV飼最小者為最優(yōu)種方案，即墻臉根仿PV退=渡I背+賢Cf駛擱悼壘(祝6)孤挑蘭堵f設(shè)=禽［崖(青1+裝i拔)左t斑-菠1困］宰/經(jīng)［恢i冰(慰1+殲i競(jìng))曬t販］督虜(灰7)蝕式蜜中唱,攏I蛙為設(shè)備總投資怪現(xiàn)值，萬(wàn)元；俘C詳為年運(yùn)行費(fèi)用腰，萬(wàn)元；考f朗為現(xiàn)值系數(shù)；匠i浮為貸款年利率持，留i匠=6%;勝t儀為有效使用年枯限，將t掠=1斬0泡年。勸根據(jù)悼式捏(5仿)引和糊式武(6素)塔、箏式絮(7伯)雨對(duì)三種調(diào)節(jié)方巷式經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行莖了比較計(jì)算，注計(jì)算結(jié)果如逆表庫(kù)8質(zhì)所示。半表圓8孟三種調(diào)節(jié)方產(chǎn)式的投資回收惑期和總費(fèi)用現(xiàn)被值比較鋪調(diào)節(jié)方哄式貓慎投資現(xiàn)值載I勇/裕萬(wàn)驕元宅革年耗電集量愁/kW·h香能年耗電費(fèi)窮C姜/噸萬(wàn)旨元堵軋改進(jìn)后年節(jié)約狡電浮費(fèi)敢/群萬(wàn)輝元捕己回收步期顛/a社呼現(xiàn)值系宴數(shù)宅f慮澤副電費(fèi)現(xiàn)谷值掀/祥萬(wàn)宿元妨渡總現(xiàn)值榴PV獸/遠(yuǎn)萬(wàn)價(jià)元?dú)堭I入口簡(jiǎn)易導(dǎo)流庸器喝025梨71470伴5旨1斤游4300攻爺7嚼核36378兩.5378紗.5吊享液力調(diào)速離合寧器安14.25木1991介6003墨9.831驅(qū)1.61.不237.3拉6293.稻2307.玻4塌刑變頻調(diào)壟速齡961算63810濱03質(zhì)7鋪抱761朋8釣鬧67費(fèi)5控求14怒7售悉3624.逐1337.部1紋由上述計(jì)算結(jié)翻果不難看出：諒盡管變頻調(diào)速既方案節(jié)電率高而達(dá)功36.3扔%螺，比液力調(diào)速殘離合器方案高東出炭13.敵7兩個(gè)百分點(diǎn)，年膜節(jié)電電費(fèi)高砌達(dá)怨18.6餃7頓萬(wàn)元，也比液引力調(diào)速離合器跑方案高梯出羨7.0肚7會(huì)萬(wàn)元，節(jié)電效坑果可謂顯著。角但其總費(fèi)用現(xiàn)緣值卻比液力調(diào)閑速離合器方案多高腰29.霸7欄萬(wàn)元，投資回盲收期也比液力澤調(diào)速離合器方討案高截出屬3.9妨1漢年，變頻調(diào)速族方案的經(jīng)濟(jì)性沫明顯地差于液淹力調(diào)速離毒合器方案。若秋要使變頻調(diào)速厲方案的總費(fèi)用桿現(xiàn)值與液力調(diào)勢(shì)速離合器方案低的總費(fèi)用現(xiàn)值瞧相當(dāng)，變頻調(diào)附速裝置的初投和資額應(yīng)降滿(mǎn)到倚66.復(fù)3羨萬(wàn)元以下，降襯幅約塞為怨31搬%還。3結(jié)論餃(1)變謀對(duì)于調(diào)峰或低串負(fù)荷運(yùn)行的火頑電機(jī)組而言，可以變頻調(diào)速取府代傳統(tǒng)的入口江簡(jiǎn)易導(dǎo)流器鞭調(diào)節(jié)或液力變?nèi)菟贆C(jī)械調(diào)節(jié)都掘有明顯的節(jié)電蕉效果。同時(shí)變婚頻調(diào)速在消除策電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)沖落擊和提高自動(dòng)殿裝置投入率諸堤方面也有獨(dú)到儀之處。推廣使撐用這項(xiàng)技術(shù)，沾對(duì)降低居高不杰下的廠(chǎng)用電率聚，提高電廠(chǎng)經(jīng)胳濟(jì)效益和機(jī)組卸運(yùn)行可靠性方嫩