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引风机变频控制改造的节能评估

更新:2020-01-25

摘要:本文从风机和变频器的运行原理上对火电厂汽锅引风机节能情况进行了估算。为正在实施改造或行将要改造的电气人员提供一个参考评估实例。
关头词:引风机风风压变频调速综合厂用电率
  引言:  引风机是火电厂重要的辅助装备,它将汽锅燃烧发生的高温*气经除尘装配后排向*道,用来调整汽锅炉膛负压的稳定。我国现行的火电设计规程SDJ-79划定,燃煤汽锅的引风机的风裕度5%~10,风压裕度为10~15。凭据《泵于风机》中的理论,在理想的状态下:风∝转数;动力P∝(转数)3。从节能的概念来看,采用变频技术控制风机转速来控制实时变化的风在勤俭厂用电方面有潜可挖。随着发电负荷的年夜范围内调整,引风机风也因汽锅负荷变化而经常处于一种低效率状态,年夜的能浪费在风道挡板上。汽锅送引风机是今朝火电厂中运用高压变频调速技术进行节能改造的和主要对象。尤以引风机为多,其拖动功率通常是315~2500kW,电压品级为6kV、10kV。其缘由主要是风机的节能潜力年夜,调速范围宽,使用高压变频改造时其技术性能和经济性能都较好。  1、我厂的现状:  我厂的三台发机电额定功率3×200MW,单机组额定负荷时汽锅蒸发610T/H(年夜接连蒸发670T/H),双引风机并列运行,汽锅进出风调理均由挡板控制,引风机机电单机功率1600kW(YFKK630—6W,6kV,995r/min),总功率6×1600kW,占机组容的1.6。我厂采用了高效离心风机,但现实运行效率其实不高,其主要缘由是风机的调速性能差,二是运行点偏离风机的高效率点。是以,提高引风机的运行效率对下降我厂用电率具有重要的作用。下表是我厂6台引风机机电的用电情况统计:  (发电和用电单元:kWh)表一总厂用电引风机总用电总发电引风机占厂用电率5月8日9132951481041131834916.25月9日9484961506961166809615.95月11日9192021481761151304016.15月12日8985531490401125263016.65月15日9448581523521201059216.15月16日9489691553041211788216.45月17日8806451412281118624316.0平均值9220031492711158097616.2平均综合厂用电率:7.96表二1号炉A引1号炉B引2号炉A引2号炉B引3号炉A引3号炉B引总耗电(kWh)188424154872184752169128206352134712平均值(kW)1122922110010071228802有用平均值(kW)120011561184119112281142正常运行时间(h)157134156142168118总平均功率1187kW(额定负荷下单机功率1500左右)平均停运时间3.2小时天天正常运行时间>20.8小时依照运行时间:>300天/年,每一年运行6200计较。  (用电单元:kWh)引风机节电率引风机用电厂用电度厂用电率厂用电下降率表三10149279070767.830.1320298548921497.700.2630447818772227.570.3940597088622957.450.5150746368473687.320.64  表三中的列“引风机节电率”为引风机使用变频调速和挡板控制风时的平均功率下降百分比。即:(P挡板—P变频器)/P挡板×100,在这里的P挡板为:1187kW。  2、引风机流估算:  今朝我厂的引风机风由挡板调理,其风压H与风Q的理想特征曲线可以用二次抛物线来拟合。如图1:    图1单机运行时的H—Q图  我厂为双机并列运行,单机额定流设计为汽锅额定负荷时所需风的75(一般在汽锅风机容设计时,单侧风机运行时具有带75负荷运行的能力,这主要是从机组运行的平安性动身的;当失往一侧送引风机时,机组还能带75的负荷运行。所以当两侧风机运行,机组带满负荷时,送引风机的设计余在20~30左右,风门开度通常是50~60,这也是从风门调理的活络度来斟酌),即上图中的Q1点,汽锅额定负荷下双机并列运行时的单机风比Q1点小。现在以图1中1点的风和风压为参考,其它点的风和风压用标幺值暗示,一般Hmax=1.3—1.5左右,在这里拔取Hmax=1.4计较,假设图1中2点的风标幺值为a;其中a∈(0,1]。H—Q曲线可以暗示为:  H=1.4-0.4Q2;  凭据机电轴功率与风压、风之间的关系:  P∝H×Q  将上式转化为:P=K×H×Q;(K为常数)……………(1)  P1=K×1×1=K;  P2=K×H×Q=K×(1.4a-0.4a3)  凭据上述公式可得用档板调理风时,减小风勤俭的电能比为:  ⊿P/P1=1-1.4a 0.4a3a∈(0,1]…………(2)  援用表三的数据:平均功率P0=1187kW,即现实运行时的功率P20;额定功率P10=1500kW;机电效率依照98计较,平均功率P=1163kW,额定功率P1=1470kW;  ⊿P/P1=0.209…………(3)  将(3)式中的成效带进(2)式中可得:a=0.64  3、节能估算:  当引风机机电采用变速调理控制时:H—R—Q之间的关系以下图:    图2变速控制时风为Q2的H—Q曲线  其中理想的风道阻力曲线R是一条与风有关的抛物线;H0为净风压;标幺值通常是:0.2—0.4;在这里取H0=0.3进行估算。当风为Q2时,R曲线可以用函数:  R=0.3 (1-0.3)×Q2=0.3 0.7Q2…………(4)  则:  P2′=K×(0.3Q 0.7Q3)/η…………(5)  其中η为所使用变频器的效率,在此取η=0.95,可以获得表达式:  P2′/P2=(0.3a 0.7a3/η(1.4a-0.4a3…………(6)  将我厂a=0.64的数据带进上式获得:  P2′/P2=0.5……………(7)  P20′=(1163/2)/0.98=593kW(机电效率0.98)  节电百分比:(1187-593)×100/1187=50%…………(8)  由(8)可知:从理论上讲,风机采用变频器变速调理以后,引风机用电(包括变频器电能消耗)将会比之前少一半。经由过程表三中的数据进行内插值可以得出:变频改造后综合厂用电百分比下降0.64。每一年带来的经济效益:  1187×0.5×6200×6/10000=2208万度………(9)  4、数据有用性分析:  (1)当我厂引风机的风压Hmax=1.3或1.5时,⊿P/P1=0.209,流为:  a1.3=0.68;a1.5=0.60。a值随H增年夜而显现递减趋向。其各类情况以下表:HmaxH0P2’。/P2。变频调速后用电省电百分比厂用电百分数下降经济效益(万度)表四1.30.20.5176130.4840.6321350.30.5656710.4350.5719201.40.20.4495330.5510.7224320.30.5005930.5000.6522100.40.5506530.4500.5919881.50.30.4405220.5600.7324720.40.4915830.5090.662247  (2)引风机以其平均功率P=1187kW运行是一种便于计较的理想模子。在现实运行中,其功率年夜小与汽锅的实时负荷相关。在经太长时间的数据统计,引风机机电功率的有用上限为1440kW;有用下限为:1080kW。跨越69%时间的负荷散布在:1080-1296kW之间。下表模拟了几种运行方式下采用变频调速控制的省电情况。表五PP*ηΔP/Pa值P2′/P2P2′省电百分比参考值118711630.2090.6400.49959350.0方案一9379180.3750.4770.36934636.7143714080.0420.8750.8051156方案二9879670.3420.5070.39038542.3138713590.0750.8150.710984方案三103710160.3090.5380.41242746.0133713100.1090.7640.639855方案四108710650.2750.5710.43847648.3128712610.1420.7190.584751方案五113711140.2420.6040.46653049.7123712120.1750.6770.537665  凭据表五中数据可以看出,第五种方式与引风机大都时间的机电功率统计类似,可是斟酌到有少数时间汽锅负荷年夜幅度调整,第四种方式与现实的省电成效更靠近。经由过程表三中的数据进行内插值计较,我们可以获得引风机的变频调速控制改造将使综合厂用电百分比将会下降0.63。每一年带来的经济效益:  1187×0.483×6200×6/10000=2130万度  小结:  在火电厂现实设计进程中,由于事前很难准确地计较出管网的阻力,而且要斟酌到持久运行进程中可能发生的各类问题,所以凡是是把系统的年夜风和风压敷裕作为选择风机型号的设计值。但风机的型号和系列是有限的,往往在选用不到合适的风机型号时,只好往年夜机号上靠。这样汽锅送引风机的风和风压敷裕度达20~30是比力常见的。本文经由过程对我厂引风机的现实耗电数据进行数学统计,相关的结论参数也是凭据响应的规程尺度计较得出,并对可能泛起的分歧的参数组做了回纳、计较、列表。在数据的计较进程中,所用的数据模子都是理想化的,与引风机在变频改造后的现实运行曲线有一定收支。因而本文获得的数据与改造后的现实数据肯定有一定误差,误差的正负都有可能泛起。可是引风机机电的变速调理控制改造后的效益是很较着的。查询拜访讲明:我国50MW以上机组汽锅引风机运行效率低于70的占一半以上,低于50的占20左右。由于今朝普遍的机组负荷率偏低,引风机的效率就更低,有的甚至不到30,成效是年夜浪费了电能,已到了必改的境界。  参考资料:  1.《电设计规程SDJ-79划定》;  2.《火力发电厂设计技术规程》;  3.《电站汽锅风机选型和使用导则》;  4.《发电厂高压变频调速技术运用综述》,陈辉明徐甫荣;  5.《泵与风机》,杨诗成、王喜魁