余热发电循环水系统电机变频节能改造技术.pdf

1 2 4 互媳蕉 舛技 2 0 1 4 年 第 4 期 余热发 电循环水 系统 电机变频节 能改造技术 孔凡谱 ， 颜丙维 泰安华丰顶峰热 电有限公 司， 山 东 泰安2 7 1 4 1 3 摘要在余热发 电厂设计 中为 了保证 系统安 全， 多数 电机功率都 留有部分富余 量， 通过 电机 变频节能 改造， 把 电机 实际功 率 调低 ， 既保证 系统安全 ， 又节约设备用 电量。 关键词电机变频改造 中图分类号T M6 1 7 文献标识码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 52 8 0 1 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 5 4 W a s t e l I e a t p owe r g e ne r a t i on c y c l e wa t e r s ys t e m mo t o r v ar i a bl e f r e qu e n c y e ne r g y s a v i ng t e c h no l og i e s A b s t r a c t I n t h e w a s t e h e a t p o w e r p l a n t d e s i g n i n o r d e r t o g u a r a n t e e t h e s y s t e m s a f e t y ， t h e m a j o ri t y o f m o t o r p o w e r a r e l e ft s o me ma r g i n，t h r o u g h t h e t r a n s f o r ma t i o n o f e n e r g y s a v i n g mo t o r ，t h e a c t u a l p o we r mo t o r d o w n，b o t h t o e n s u r e s y s t e m s e c u ri t y ，e l e c t ri c i t y s a v i n g d e v i c e ． Ke y wo r d se l e c t ric ma c h i n e r y fre q u e n c y c o n v e r s i o n r e f o r m 1 泰山中联水泥余热电厂循环水系统设备配置 2 余热电厂运行实际工况 泰 山中联 水泥 始建 于 2 0 0 2年 ， 配 置 2 5 0 0 t ／ d和 5 0 0 0 t ／ d旋窑各一台， 设计年生产水泥熟料 2 2 0万 t 。 水泥旋 窑生产线窑头 、 窑尾 的烟温度 均达 3 2 0 ℃ 以上 烟气 ， 为合理利用该烟气余热， 于2 0 0 4年与北京华效 公 司合作建设 国内首 台 自主知识产 权 的中温 中压水 泥余热发电机组。 余热电厂建成于 2 0 0 5年底 ， 由于国内没有成熟 的经验 ， 为充分利用蒸汽热量， 提高余热机组的循环 热效率， 考虑夏季最大负荷时汽轮机真空度和过冷 却度工况 ， 配置有三台循环水泵和两台机力冷却风 机 ， 循环水 泵 电机功率 1 6 0 k W ， 额定 电流 2 8 7 A， 循环 水泵 额定 压力 0 ． 2 M P a ， 额 定循 环水量 1 8 1 8 m 。 ／ h ， 设 计中循环水泵考虑设备性能 ， 电机选择上留有部分 富余量； 机力冷却风机电机额定功率 9 0 k W， 额定 电 流 1 6 7 A， 之所以配用机力冷却风机主要是设计时为 了节省占地和投资， 机力冷却式凉水塔建设费用大 概是 1 1 0万， 而常规的火电自然通风凉水塔建设费用 在 3 0 0万左右 。 收稿 日期2 0 1 40 3 0 7 作者简介孔凡谱 1 9 7 4 ． 2一 ， 男， 汉族 ， 毕 业于 山东科技 大学热 能动力专业 ， 本科 ， 工程 师， 现在新矿 集 团华 丰煤矿工作 ， 华丰煤矿 电厂 副总经理。 余热电厂热源来 自水泥窑， 所以负荷受水泥窑 限制明显 ， 在夏秋 季水泥 旺季时 ， 两条水 泥窑全 部运 行， 余热电厂汽轮机负荷达到最高值 1 1 6 0 0 k W， 此 时 ， 三台循 环水泵 为两用一备 状态 ， 两 台机力冷 却风 机也全部运行， 循环水进水温度在 3 2 ℃、 出水温度在 4 2 ℃ ， 真空度维持在 一 9 1 K P a ， 过冷却度 为 3 q C。当春 冬季水泥淡季时， 水泥窑单线运行 以2 5 0 0 t ／ d系统 为例 ， 汽轮机负荷在 1 7 0 0 k W左右， 此时只需要开启 一 台循环水泵就超出系统运行对循环水量要求 ， 属 于大马拉小车情况， 为使设备处于经济真空工况， 提 高余热发电设备经济运行水平， 需要通过关小循环 水泵 出口阀门来调节水量 ， 增大 了系统阻力 ， 增 加 了 电力消耗， 降低发供电比。此时发电负荷较低 ， 两台 机力冷却风机交替启停运行， 风机频繁启停 ， 除了对 电机造成冲击外 ， 电机控制开关由于启停频繁也经 常损坏， 增加运行成本和设备维修费用 ， 是设备运行 的重大不安全因素。 3 电机变频改造技术 为提高余热发电设备安全经济运行水平， 提高 发供电比率， 需对循环水系统转动设备进行变频改 造 ， 以满足季节 变化 和水 泥生 产工 况变 化对 机 组运 行调整的要求， 最大限度提高发供电比率。经过长 2 0 1 4年第 4期 东 堪晨 钟救 l 2 5 期 的摸 索运 行 ， 在不 增加 设备 投 入 的情 况下 对 余热 发 电机组循环水 系统进 行变频 改造 。考 虑到节 约设 备投资的前提下 ， 优化设备性能 ， 所以只在三台循环 水泵和两台机力冷却风机处各只增加一 台变频器 ， 通过变频器出口上电机的选择开关， 选择任一循环 水泵和风机使用变频， 不使用变频的设备工频备用， 既满足设备变频改造要求 ， 节省投资成本 ， 改造投资 l 0 ． 5万元 。 3 ． 1 原 循环 水 泵控 制 图 图 1 4 0 0 V低压母 线 l 循环 水泵 2 循环水泵3 循环水泵 图 1 原循环水 泵控 制图 3 ． 2 循 环水泵变频改造后控制 图 图 2 l 循环水泵 2 循环 水泵3 循环水泵 图 2 改 造 后 循 环 水 泵 变频 控 制 图 3 ． 3 原机力冷却风机控制图 图3 3 8 O V低压母线 l 机力冷却风机 2 机力冷却风机 图 3 原机 力冷却风机控制 图 A B C A B C 3 ． 4机力冷却风机变频改造后控制图 图 4 1 机 力 冷却 风 机 2 机 力 冷却 风 机 图4 改造后冷却风机 变频控制 图 4 变频改造效果 通过 电机 变频 改 造后 ， 就 本厂 循环 水泵 通 过试 验电流调节至 1 8 0 A时即能满足设备运行 ， 相对工频 运行时每天节 电 1 3 0 0 k w h ； 冷却塔风机 通过变频调节 后 ， 不再需要 频繁 启停 就 可 以维持 循 环水 温在 最经 济数值， 通过试验相比原来工频运行时每天节约厂 用电7 2 0 k Wh ， 按0 ． 5元／ k Wh 计算电价， 本次变频改 造 1 0 0 d左右即可收回成本。按照全年春冬季低负 荷运行 1 8 0 d计算 ， 共计节 电3 6 3 6 0 0 k Wh ， 节约用电 成本 1 8 ． 2万元 。 5结论 电机变频改造技术的应用， 降低了设备耗电量， 提 高了系统发供电比率， 减少了设备频繁启停对电机的 冲击和控制开关的损坏机率， 降低了系统综合运行成 本， 具有较大的经济价值， 可以进一步推广应用。 【 参考文献】 [ 1 ] 邵和春． 汽轮机运行 [ 第 2版]．中 国电力 出版 社 ． 2 0 O 6． [ 2 ] 王志新． 异 步电动机 的变压 变频调 速控制． 机械工 业 出版 社 ． 2 0 1 0 ． [ 3 ] 王进野， 张纪良． 电机拖动与控制[ 第 2版] ． 天津大 学 出版社 ． 2 0 o 8 ．