600MW机组引风机电机双速改造的节能分析_张鲁宁.pdf

场景80600MW机组引风机电机双速改造的节能分析文_张鲁宁 华能云南滇东能源有限责任公司摘要：由于发电机组的运行随电网负荷的变化而变化，对于电机容量大、能耗高的辅机设备只能按定速的方式运行，功耗无法随机组负荷变化进行调整。为此，某发电厂对 2#炉 A、B 引风机电机低效运行的现状，提出了电机采用双速控制的改造方案，改造后进行了负荷工况节能计算分析，结果表明：改造后电机运行效率明显提高，节能效果十分理想。关键词：引风机；电机双速改造；运行效率；经济性Energy-saving Analysis of Double-speed Transformation of Induced Draft Fan Motor of 600MW UnitZHANG Lu-ning Abstract Since the operation of the generator unit changes with the load of the power grid,the auxiliary equipment with large motor capacity and high energy consumption can only operate at a fixed speed,and the power consumption cannot be adjusted according to the load change of the group.For this reason,a power plant put forward a two-speed control retrofit scheme for the motors of induced draft fans A and B of boiler 2#based on the current situation of inefficient operation.After the retrofit,the energy-saving calculation and analysis of load conditions were carried out.The results showed that the operating efficiency of the motor was significantly improved after the retrofit,and the energy-saving effect was very reasonable.Key words induced draft fan;motor two-speed transformation;operating efficiency;economy1 概述该火电厂引风机选用动叶可调轴流式，2012 年1月至今，引风机首次出现烧轴承故障，全厂4 台引风机一共出现了14次振动大、轴承缺陷，严重影响机组安全运行。在电厂方的要求下，制造厂多次派技术人员到现场进行检查及处理，至今未能解决问题。另外，引风机存在运行开度偏低、电耗过高、运行效率低下的问题，尤其在机组长期只能带部分负荷运行及机组进行大幅度日调峰的状态下该问题更突出。经调研后，为确保顺利完成引风机电机双速改造，与某电机厂家沟通后，先将引风机电机运输到厂家解体和测量，经解体后发现该厂引风机电机定子120 槽，转子146 槽。结合引风机实际运行状态，提出对电机进行改造。2 方案对比2.1 在线切换改造改变转子、定子铁芯等部件，将YKK800-8 型、3900kW、6kV 引风机电动机改造为 8/10P 在线切换双速电动机，改造后的电机功率在 8P 运行时约 3150kW,改接 10P 运行时，功率约为 2150kW。通过设置在就地的高低速各一组断路器和切换装置进行在线高低速切换。其具体改造方式如下：对定子绕组采用的是120 相带绕组，2Y/或 3Y/3Y+Y 连接方式，绕组有六点或九点引出。对于转子采用清洗转子，烘干，仔细检查转子铁芯、端环，端环与铜条焊接及转轴是否弯曲，转子重校外圆并重校动平衡。根据电磁及机械优化换算结果，存在更换转子铁芯、鼠笼条及端环的可能性（保留转轴）。每台风机需新增 1台断路器和 1套切换装置，新敷设一路高压电缆，在改造成双速电机后，8/10P 均具备差动保护功能。但是此方案存在的缺点是：工艺复杂、工期长较长、造价较高，在高速和低速时功率下降幅度较大。2.2 非在线切换改造在不改变转子、定子铁芯、冷却器等部件，只更换定子绕组的前提下，将 YKK800-8、3900kW、6kV 引风机电动机改造为 8/10P 双速电动机，改造后的电机功率在 8P 运行功率在 3900kW 或 3150kW 时保持不变,改接 10P 运行时，功率约为 2800kW 或 2150kW。如需两种转速的切换，方式为停电状态下手工改接连接片方式。电机改造后低速功率 2800kW，高速功率 3900kW,线圈引线接线盒有近40 个接线柱，且存在以下问题：接线柱的紧固问题，由于电机定子120 槽，转子146 槽，双速改造后出线盒接线柱数量有 3542 个，必须定期清洁接线板氧化皮，保证良好接触；按标准扭矩紧固接线柱螺帽，不能太大也不能太小；低高速切换改变接线时，需通知厂家派技师现厂改变接线，因此改变接线时工作量大。在低速（2800kW）时，空载电流：127130A，比高速时的空载电流（110A）略高；负载时电流比高速（3900kW）小的范围在 40 50A 之间。由于接线柱数量多，为了保证放电距离，接线盒势必扩很大，且接线柱连接工艺要求高，如果没有厂家技师参与接线柱改接线，发生因接触不良发热导致短路故障的机率大。电机改造后，低速时功率为 2150kW,高速时功率为813150kW，接线有 9 个接线柱，且存在以下问题：高低速时输出功率较改造前下降大，按某电力修造厂提供的（动调）引风机负荷曲线，实际满负荷风机(595r/min)计算轴功率为1866kW,风机储备系数取 1.1,风压储备系数取 1.15，电机功率2360kW。另统计1#机组运行数据，机组 580MW负荷时风机电机实际输出功率达2190kW，2#机组600MW负荷时引风机电机实际输出最大功率达 2670kW。如按此方式改造后，低速时功率偏小，不能满足现系统实际需要。电机功率下降、功率因数降低、损耗增大，电机温度相对有升高，且配置差动保护 CT 较复杂。此方案优点能保证高低速时切换时工艺相对简单，电厂检修人员可自行切换，运行维护工作量较小。2.3 引风机电机直接改成低转速（590rpm），输出功率为28003000kW缺点是：不能进行高低速切换。优点是：改造后低速输出功率为 2800 3000kW，能够满足现场需要，工期短（25d），造价低、改造工艺相对简单，安全性高。因此，拟采取将引风机电机直接改成低转速（590rpm），输出功率为2800 3000kW 的方式进行改造。3 改造方案该厂经过性能试验得出：BRL 工况下，机组负荷600MW，引风机出口全压最大 3.2kPa，考虑脱硝工况下增加 1.2kPa 阻力，风机额定出力条件下风机出口风压 4.4kPa，而设计选型工况（TB）下设计全压为 5.9kPa，显然风机设计压力裕量过大；BRL 工况下实测流量 533m3/s，而设计选型工况下为 552m3/s，裕量合适。风机满负荷运行工况下的全压运行效率实测平均为 74%，而设计选型从现在起效率为85%，偏差超过10%。两台引风机即使在满负荷工况也没有运行在高效区，部分负荷运行时可以预计效率将更低，预计调峰负荷区间对应的风机运行效率区间为 50%75%。因此，为了提高引风机的运行效率，提出了双速改造方案。3.1 风机改造方案经评估分析得出：现有引风机降速后可以满足正常满负荷（600MW）及以下各负荷工况的运行参数，而且风机运行效率较高。考虑到现有引风机选型裕量大，尝试针对引风机进行降速节能改造，将现有风机的转速由 740r/min 降到590r/min。为了确保引风机满足机组的出力需求，建议对现有电机做动态双速切换改造。在系统正常状态下，风机低速运行可以满足系统运行需求；将高速作为引风机的出力储备，当风烟系统遇到极端情况（这种情况一般极少出现），阻力明显增加，则可以将风机切换到高速运行，以满足系统出力需求。即高速状态（740r/min）作为引风机的出力储备，正常工况下风机在低速运行（590r/min）。3.2 电机改造方案将引风机电机极数改为10/8 极，两种转速可在电机不停电而自动相互切换，原引风机电源作为供电电源通过乙方供货的两台开关后分别供给高速/低速引风机，高速开关通过三芯电缆启动高速电机运转，低速开关通过三芯电缆启动低速电机运转（符合初设原理接线图）另外，每台引风机另配开关柜 2 台，因该电机配置有差动保护，因此要求改造前后的电机相序应与改造前的一致。8P 运行时采用中性点“CT”，差动保护功能及方式不变。改造后电机绝缘等级为 F 级，接线端子为满足 6kV 接引标准的环氧树脂浇注的接线柱方式，截面积和强度满足 40kA 短路冲击电流而不损坏。4 效益分析该厂对 2#炉引风机改造后，分别在 400MW、500MW、600MW 三个负荷工况下进行试验，引风机降速改造后节能效果十分理想。按机组年均负荷450MW，年运行小时按 3000h计算，改后两台引风机年节电量约187.9万 kWh，厂用电率约下降 0.139，电价按 0.35元/kWh计，每年可节省运行费用65.8万元。5 结语针对某 600MW火电厂引风机存在运行动叶开度偏低、电耗过高、运行效率低下的问题，尤其在机组长期只能带部分负荷运行及机组进行大幅度日调峰的状态下该问题更突出。提出将电机做动态双速切换改造方案，改造后在系统正常状态下，风机低速运行可以满足系统运行需求；同时将高速作为引风机的出力储备，当风烟系统遇到极端情况阻力明显增加，则可以将风机切换到高速运行，也能满足系统出力需求。参考文献1 杨威,琚敏,陈勤根,等.深度调峰下电站锅炉动调轴流引风机节能改造技术研究 J.风机技术,2021,63(3):94-100.2 杨杰,陈雪华,张城生,等.新乡火电厂 5 炉 1 引风机电机双速节电改造 J.广东机械学院学报,1995,(4):31-36.3 李会容,张雪峰.某热电厂风机电机节能技术改造 J.节能,2011,30(10):39-41,48.4 庄朋.某热电厂风机电机节能技术改造 J.山东工业技术,2016,(15):65.5 张党宪.热电厂锅炉引风机及其电机技术改造 J.科技风,2011,(18):95.作者简介张鲁宁（1992-）,男,汉族,山东泰安人,本科,研究方向为电气工程及其自动化。