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引風機變頻控制改造的節能評估
更新時間:2020-01-25 發布:asianautoslo.com

摘要:本文從風機和變頻器的運行原理上對火電廠汽鍋引風機節能情況進行了估算。為正在實施改造或行將要改造的電氣人員提供一個參考評估實例。
關頭詞:引風機風量風壓變頻調速綜合廠用電率
  引言:  引風機是火電廠重要的輔助裝備之一,它將汽鍋燃燒發生的高溫煙氣經除塵裝配后排向煙道,用來調整汽鍋爐膛負壓的穩定。我國現行的火電設計規程SDJ-79劃定,燃煤汽鍋的引風機的風量裕度5%~10,風壓裕度為10~15。憑據《泵于風機》中的理論,在理想的狀態下:風量∝轉數;動力P∝(轉數)3。從節能的概念來看,采用變頻技術控制風機轉速來控制實時變化的風量在勤儉廠用電方面有潛可挖。隨著發電負荷的年夜范圍內調整,引風機風量也因汽鍋負荷變化而經常處于一種低效率狀態,年夜量的能量浪費在風道擋板上。汽鍋送引風機是今朝火電廠中運用高壓變頻調速技術進行節能改造的首選和主要對象。尤以引風機為多,其拖動功率通常是315~2500kW,電壓品級為6kV、10kV。其緣由主要是風機的節能潛力年夜,調速范圍寬,使用高壓變頻改造時其技術性能和經濟性能都較好。  1、我廠的現狀:  我廠的三臺發機電額定功率3×200MW,單機組額定負荷時汽鍋蒸發量610T/H(最年夜接連蒸發量670T/H),雙引風機并列運行,汽鍋進出風量調理均由擋板控制,引風機機電單機功率1600kW(YFKK630—6W,6kV,995r/min),總功率6×1600kW,占機組容量的1.6。我廠采用了高效離心風機,但現實運行效率其實不高,其主要緣由之一是風機的調速性能差,二是運行點偏離風機的最高效率點。是以,提高引風機的運行效率對下降我廠用電率具有重要的作用。下表是我廠6臺引風機機電的用電情況統計:  (發電和用電量單元:kWh)表一總廠用電引風機總用電總發電量引風機占廠用電率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平均綜合廠用電率:7.96表二1號爐A引1號爐B引2號爐A引2號爐B引3號爐A引3號爐B引總耗電(kWh)188424154872184752169128206352134712平均值(kW)1122922110010071228802有用平均值(kW)120011561184119112281142正常運行時間(h)157134156142168118總平均功率1187kW(額定負荷下單機功率1500左右)平均停運時間3.2小時天天正常運行時間>20.8小時依照運行時間:>300天/年,每一年運行6200計較。  (用電量單元:kWh)引風機節電率引風機用電廠用電度廠用電率廠用電下降率表三10149279070767.830.1320298548921497.700.2630447818772227.570.3940597088622957.450.5150746368473687.320.64  表三中的第一列“引風機節電率”為引風機使用變頻調速和擋板控制風量時的平均功率下降百分比。即:(P擋板—P變頻器)/P擋板×100,在這里的P擋板為:1187kW。  2、引風機流量估算:  今朝我廠的引風機風量由擋板調理,其風壓H與風量Q的理想特征曲線可以用二次拋物線來擬合。如圖1:    圖1單機運行時的H—Q圖  我廠為雙機并列運行,單機額定流量設計為汽鍋額定負荷時所需風量的75(一般在汽鍋風機容量設計時,單側風機運行時具有帶75負荷運行的能力,這主要是從機組運行的平安性動身的;當失往一側送引風機時,機組還能帶75的負荷運行。所以當兩側風機運行,機組帶滿負荷時,送引風機的設計余量在20~30左右,風門開度通常是50~60,這也是從風門調理的活絡度來斟酌),即上圖中的Q1點,汽鍋額定負荷下雙機并列運行時的單機風量比Q1點小。現在以圖1中1點的風量和風壓為參考量,其它點的風量和風壓用標幺值暗示,一般Hmax=1.3—1.5左右,在這里拔取Hmax=1.4計較,假設圖1中2點的風量標幺值為a;其中a∈(0,1]。H—Q曲線可以暗示為:  H=1.4-0.4Q2;  憑據機電軸功率與風壓、風量之間的關系:  P∝H×Q  將上式轉化為:P=K×H×Q;(K為常數)……………(1)  P1=K×1×1=K;  P2=K×H×Q=K×(1.4a-0.4a3)  憑據上述公式可得用檔板調理風量時,減小風量勤儉的電能比為:  ⊿P/P1=1-1.4a 0.4a3a∈(0,1]…………(2)  援用表三的數據:平均功率P0=1187kW,即現實運行時的功率P20;額定功率P10=1500kW;機電效率依照98計較,平均功率P=1163kW,額定功率P1=1470kW;  ⊿P/P1=0.209…………(3)  將(3)式中的成效帶進(2)式中可得:a=0.64  3、節能估算:  當引風機機電采用變速調理控制時:H—R—Q之間的關系以下圖:    圖2變速控制時風量為Q2的H—Q曲線  其中理想的風道阻力曲線R是一條與風量有關的拋物線;H0為凈風壓;標幺值通常是:0.2—0.4;在這里取H0=0.3進行估算。當風量為Q2時,R曲線可以用函數:  R=0.3 (1-0.3)×Q2=0.3 0.7Q2…………(4)  則:  P2′=K×(0.3Q 0.7Q3)/η…………(5)  其中η為所使用變頻器的效率,在此取η=0.95,可以獲得表達式:  P2′/P2=(0.3a 0.7a3/η(1.4a-0.4a3…………(6)  將我廠a=0.64的數據帶進上式獲得:  P2′/P2=0.5……………(7)  P20′=(1163/2)/0.98=593kW(機電效率0.98)  節電百分比:(1187-593)×100/1187=50%…………(8)  由(8)可知:從理論上講,風機采用變頻器變速調理以后,引風機用電量(包括變頻器電能消耗)將會比之前少一半。經由過程表三中的數據進行內插值可以得出:變頻改造后綜合廠用電百分比下降0.64。每一年帶來的經濟效益:  1187×0.5×6200×6/10000=2208萬度………(9)  4、數據有用性分析:  (1)當我廠引風機的風壓Hmax=1.3或1.5時,⊿P/P1=0.209,流量為:  a1.3=0.68;a1.5=0.60。a值隨H增年夜而顯現遞減趨向。其各類情況以下表:HmaxH0P2’。/P2。變頻調速后用電省電百分比廠用電百分數下降經濟效益(萬度)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)引風機以其平均功率P=1187kW運行是一種便于計較的理想模子。在現實運行中,其功率年夜小與汽鍋的實時負荷相關。在經太長時間的數據統計,引風機機電功率的有用上限為1440kW;有用下限為:1080kW。跨越69%時間的負荷散布在:1080-1296kW之間。下表模擬了幾種運行方式下采用變頻調速控制的省電情況。表五PP*ηΔP/Pa值P2′/P2P2′省電百分比參考值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  憑據表五中數據可以看出,第五種方式與引風機大都時間的機電功率統計類似,可是斟酌到有少數時間汽鍋負荷年夜幅度調整,第四種方式與現實的省電成效更靠近。經由過程表三中的數據進行內插值計較,我們可以獲得引風機的變頻調速控制改造將使綜合廠用電百分比將會下降0.63。每一年帶來的經濟效益:  1187×0.483×6200×6/10000=2130萬度  小結:  在火電廠現實設計進程中,由于事前很難準確地計較出管網的阻力,而且要斟酌到持久運行進程中可能發生的各類問題,所以凡是是把系統的最年夜風量和風壓敷裕量作為選擇風機型號的設計值。但風機的型號和系列是有限的,往往在選用不到合適的風機型號時,只好往年夜機號上靠。這樣汽鍋送引風機的風量和風壓敷裕度達20~30是比力常見的。本文經由過程對我廠引風機的現實耗電數據進行數學統計,相關的結論參數也是憑據響應的規程尺度計較得出,并對可能泛起的分歧的參數組做了回納、計較、列表。在數據的計較進程中,所用的數據模子都是理想化的,與引風機在變頻改造后的現實運行曲線有一定收支。因而本文獲得的數據與改造后的現實數據肯定有一定誤差,誤差的正負都有可能泛起。可是引風機機電的變速調理控制改造后的效益是很較著的。查詢拜訪講明:我國50MW以上機組汽鍋引風機運行效率低于70的占一半以上,低于50的占20左右。由于今朝普遍的機組負荷率偏低,引風機的效率就更低,有的甚至不到30,成效是年夜量浪費了電能,已到了必改的境界。  參考資料:  1.《電設計規程SDJ-79劃定》;  2.《火力發電廠設計技術規程》;  3.《電站汽鍋風機選型和使用導則》;  4.《發電廠高壓變頻調速技術運用綜述》,陳輝明徐甫榮;  5.《泵與風機》,楊詩成、王喜魁

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