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智光电气火电厂引风机变频调速成套解决方案
2022-09-10

1 引风机变频扩容改造背景

600MW及以下等级火力发电机组引风机在多年前已经采用变频调速调节方式。多年的运行经验表明,采用变频调速调节方式不仅较其他调节方式具有更优良的节能效果,更加优异的调节性能,而且其运行可靠性完全可以满足火电厂生产的要求。

伴随着经济高速发展,环境污染问题愈发引起政府和社会的高度关注,2011年7月环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《火电厂大气污染物排放标准(GB 13223-2011)》,对火电生产的排放指标的要求大幅提高。火电厂原来配置的除尘和脱硫系统已经达不到电力行业 的排放指标要求,对原有机组环保和风烟系统进行扩容改造迫在眉睫。过去几年中电厂积累的高压变频器成功运行和维护经验,坚定了电厂应用高压变频器的信心。大量电厂在环保系统和引风机扩容改造过程中,选择了引风机变频调节方式。相对与小容量的引风机变频改造而言,采用具有成熟现场改造运行经验的引风机变频调速成套解决方案将更有利于大容量引风机在扩容后稳定运行。

淮北国安电力有限公司分别于2008年5月和2009年8月对两台320MW国产火力发电机组一次风机和引风机进行了变频调速改造。改造完成后,引风机综合节电率超过30%。在以后几年的运行中,变频器运行稳定,达到了预期的经济运行指标。2013年11月该公司新增脱销系统,并采用广州智光电气股份有限公司的火电厂引风机变频调速成套解决方案将#1机组原2×1800kW引风机及其配套变频器扩容至2×2300kW。系统投运以来,取得了良好的环保和经济运行效果。

淮北国安电厂新引风机变频器

大唐华银金竹山电厂分别与2009年11月和2010年6月对三台600MW火力发电机组引风机进行了变频调速改造,引风机综合节电率近30%。2012年12月金竹山电厂采用广州智光电气股份有限公司的火电厂引风机变频调速成套解决方案完成了#1机组引风机及变频器扩容改造工作;2013年7月金竹山电厂采用相同的技术方案完成了#2机组引风机及变频器扩容改造工作。两台机组引风机扩容改造工作完成以来,设备运行稳定,排放及节能指标均达到了预期效果。

金竹山电厂新引风机变频改造现场

2 引风机变频扩容改造成套技术方案

2.1 新引风机主回路

新引风机主回路图

如上图所示,6kV电源由进线开关QF1提供,经过进线刀闸QS1到高压变频装置,变频经过QS2输出至电动机,当QS1闭合,QS2、QS3断开时,高压变频可进行空载试运行;同时6kV电源还可以直接经过旁路刀闸QS3启动电机,在变频退出工作时,引风机系统仍可以运行,操作顺序为:变频一旦出现故障,将发信号发送给进线断路器QF1,QF1断开,手动断开QS1、QS2,同时闭合QS2,再闭合进线断路器QF1,通过旁路启动电机;其中QS1、QS2与QS3之间有机械和电气闭锁,防止出现误操作;所有刀闸均配有电磁锁,并配有强解锁钥匙,以备紧急之需;所有刀闸的合闸位置、分闸位置接点信号都远传至DCS,每个刀闸配有4常开4常闭辅助接点;旁路柜安装有带电显示器及工频、变频运行状态指示灯。

2.2 变频器室建筑方案

在#1炉A、B引风机之间空地上修建一间单层砖混结构的变频器小室,将A、B引风机变频器均安装在同一间13×10m(长×宽)变频器小室。两台高压变频装置布置在一个房间内,变频装置为面对面布置,中间预留2000mm的距离便于进行变频装置的操作;变频装置后面留有1500mm的检修通道,左右各留有1500mm的空间,所需冷却设备分散布置于小室周边。

金竹山#1机组新变频器室

2.3 变频器室冷却方案

采用电力空调运行存在以下弊端:

1、电力空调维护量较大。变频器室建于引风机旁,紧挨除尘器,灰尘较大,空调室外机需要经常清灰,以保证制冷效果良好。

2、电力空调存在制冷剂泄漏问题,不仅污染环境,而且泄漏不易被发现,需要经常检查空调实际制冷效果,添加制冷剂。

3、空调电源稳定性,对变频器运行稳定性影响较大。变频器运行过程中,空调电源故障易造成变频器过温,甚至超温跳闸危及机组运行安全。

4、空调启停与变频器启停难以实现自动同步,运行维护较繁琐。变频器停止运行后,如空调继续运行可能造成变频器凝露(夏天此现象尤易发生),危及变频器再次安全投运,因此变频器停止运行后10分钟内,应停止空调运行。

新变频器室仍位于引风机旁,为避免电力空调散热方式存在的弊端,建议新引风机变频室采用2×110kW,2×130kW(可补偿式)空气水冷换热器,对变频器小室进行分散式冷却。采用此散热方式的主要优点如下。

1、考虑夏季冷却水温度高达35℃,开启补偿工作模式满足系统冷却工作要求,冬季所有换热器均工作在普通模式下降低冷却能耗。冷却水管道采用无缝钢管连接,外部防腐处理,室外连接管道做保温处理。

2、空水冷却系统带有独立的检测和控制系统,能够提供完善的控制与保护。整个变频室内设有多个温度探测装置,实时监控室内温度,信号可远传至DCS,变频器室温度控制较电力空调散热方式精准。

3、空水冷却装置与变频器处于密封状态,其工作不受外界灰尘影响,水冷换热器无需经常清灰等维护工作即可达到良好的散热效果。

4、空水冷换热器内压较空调低,易密封,不易发生渗漏,即使漏水也不会造成环境污染。空水冷冷却装置不仅设计有淋水板,能够完成自动排水,而且还安装了漏水检测系统,在空水冷系统漏水时及时向DCS系统报警告知,渗漏易及早发现。

5、空水冷却装置设计有紧急排风口,可在冷却水系统故障(包括空水冷系统电源故障)时打开,确保变频能够在一定时间内正常运行,为检修赢得宝贵时间,又不影响机组运行。

6、空水冷系统启停与变频器启停准同步。即变频器启动时,空水冷系统自动启动,变频器停止运行时,空水冷系统延时5分钟停止运行,有效控制变频器温度,延长器件使用寿命。

金竹山#1机组新变频器水冷系统

3 实施效果

智光电气引风机变频调速成套解决方案在多个现场成功实施,变频器及配套系统经历了酷暑和严寒的考验,设备稳定运行不仅为在其他现场推广积累了宝贵的经验,而且验证了技术方案的可行性和合理性。

4 总结

智光电气的引风机变频调速成套解决方案在多台600MW和300MW机组成功应用,不仅为此方案在其他现场推广积累了宝贵的经验,而且验证了技术方案的可行性和合理性,必将在未来的300MW以上火力发电机组引风机扩容改造中做出突出贡献。

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