引风机是电厂中功率最大的设备之一,A 电厂引风机由电机驱动,为节能减排,降低厂用电率,并减少6 kV电机启动时对厂用电系统的冲击;
B 电厂对引风机电机增加变频装置;C 电厂采用汽轮机驱动引风机。A、B、C电厂机组均为超超临界机组,单台机组容量分别为1000MW、660 MW 和1036 MW。
A 电厂和B 电厂引风机电机为上海电机厂生产,3个电厂均每炉配两台引风机,引风机均为成都电力机械厂生产的静叶可调轴流式引风机,3个电厂引风机参数见表1。
2 不同驱动方式系统构成及运行方式
2.1 电机驱动
A 电厂采用电机驱动引风机,属于常规配置模式,大多数电厂采用此模式,引风机电机以定速运转,通过改变引风机静叶开度调节炉膛负压。
电机驱动引风机优点是系统简单,操作简便,系统可靠性高,缺点是耗电量高,6 kV 电机启动时对厂用电系统有冲击,采用静叶开度调节风量,有节流损失,在低负荷时静叶开度较小,节流损失大。
2.2 电机增加变频装置
2.2.1 系统简介
B电厂变频器选用东方日立电控设备有限公司生产DHVECTOL-HI04750/06 大功率高压变频器。额定电压6000 V,额定电流0~435 A。
高压变频器采用单元串联多电平技术,由主控制系统、功率单元、移相变压器和旁通系统组成。
引风机采用电机驱动时,电机全速运行,通过调节引风机静叶开度控制炉膛负压,电动机的工作效率很低,机组满负荷运行时,引风机静叶开度通常在50%~85%之间,机组负荷根据电网要求,通常在额定负荷的50%~100%之间调整,当负荷降低时,引风机静叶开度更小;其次静叶调节动作迟缓,造成机组负荷调整响应迟滞,节流损失更大。
风机的最大特点是负载转矩与转速的平方成正比,而轴功率与转速的立方成正比,如将电机的定速运转改为根据炉膛负压来调节电机的转速就可节约大量的电能,减小了引风机静叶的节流损失。
要提高引风机电动机的工作效率、节约电能,可采用高压变频装置对引风机电机进行变频调速。
引风机电机增加变频器后,实现了电机的软启动,启动电流明显下降 ,避免了电机工频启动时大电流对电机的冲击,也避免了6 kV 电机启动时对厂用电系统的冲击;
变频器工作可靠,能长期稳定运行;采用变频装置后,引风机静叶开,通过调节转速控制炉膛负压,减少了引风机静叶的节流损失,节能效果显著,降低了厂用电率;引风机用电量平均降低超过40%。
2.2.2 系统运行方式
引风机在变频方式下启动时,先确认引风机工/变频切换刀闸在变频位置,引风机变频进线刀闸在合闸位置;DCS上变频状态显示为变频模式,检查静叶在关闭位置,引风机入口挡板在关闭位置,引风机变频器无报警,变频器转速调节块输出在最低。
(1) 启动第一台引风机
检查变频器具备启动条件,确认变频器前后隔离刀闸在合位,变频器旁路刀闸在分位,送上变频器控制电源,检查变频器自检正常,将变频器置远控位,送上引风机电源(变频器高压侧开关),按下引风机启动按钮,检查引风机入口挡板联锁开启。
在DCS 上启动变频器,给变频器置最小转速指令20%,缓慢开启引风机静叶至全开,根据锅炉机组运行情况,调节变频器转速指令控制炉膛负压,炉膛负压稳定后投入引风机转速自动。
(2) 启动第二台引风机
检查引风机变频启动条件满足,将原已运行的引风机转速自动切为手动控制。
启动引风机,引风机变频启动后开启入口挡板,手动逐步开启待并引风机静叶至全开,调节在运行的引风机变频器转速指令控制炉膛负压稳定,调节两台引风机出力一致,调节过程中注意维持炉膛负压正常,当两台引风机转速相近后,将两台引风机转速投入自动。
引风机电机增加变频装置后运行稳定,调节炉膛负压功能良好,炉膛负压稳定在设定目标值。
2.3 汽轮机驱动
2.3.1 系统简介
C 电厂引风机采用引风机与脱硫增压风机合并,汽轮机驱动方案,与引风机配套的汽轮机为杭州汽轮机股份有限公司生产的纯凝汽反动式汽轮机。
每台引风机配置一台汽轮机。由于引风机汽轮机转速高,在汽轮机和引风机之间设置减速箱,减速箱速比为7.3361:1。引风机汽轮机技术参数见表2。
引风机汽轮机设置电动盘车装置,引风机汽轮机正常工作汽源采用汽轮机4 段抽汽,启动及调试用汽为临机辅助蒸汽。
引风机汽轮机设置独立的轴封系统及真空系统,轴封末端回汽至汽封加热器加热凝结水。1 台引风机汽轮机配置1台凝汽器,汽轮机排汽的凝结水在启动初期水质不合格直接排放,水质合格后经小机凝结水泵升压后可打入主机凝汽器热井回收利用。
引风机汽轮机的有关疏水排入其单独设置的疏水扩容器中。每台汽轮机配置凝结水泵2 台,正常运行时1 台运行1 台备用。每台汽轮机配置一套油系统及调速系统、一套减速箱。
两台汽轮机凝汽器配置一套真空系统,真空系统配置水环式真空泵3 台,正常运行时2 台运行1 台备用。两台汽轮机共用一个汽封压力调节阀,凝汽器冷却水进水取自主厂房循环水泵出口母管,走地埋管到炉后引风机侧。
凝汽器冷却水回水管接入虹吸井。控制系统采用了数字电液调节系统,调节用油及润滑油均来自独立的小机供油装置。汽轮机驱动引风机系统图见图1。
引风机采用电机驱动后取消了电机,增加了引风机汽轮机及其辅助系统,明显降低厂用电率,减少了6 kV 电机启动时对厂用电系统的冲击,减小了引风机静叶的节流损失。
2.3.2 系统运行方式
(1) 启动一台引风机
启动引风机盘车装置,保证转向正确,盘车转速75r/min。冲转后引风机汽轮机转速大于200 r/min 时打开引风机入口烟气挡板,冲转至800 r/min,暖机半小时,冲转及暖机过程中,监测引风机轴系振动、瓦温正常,引风机机壳振动正常。
暖机半小时后,引风机冲转至3000 r/min 后,引风机控制方式由MEH 控制转为DCS 控制方式,通过汽轮机转速控制炉膛负压,调节引风机静叶也可控制炉膛负压,为实现两种控制方式的平稳切换,在转为DCS 控制方式后,保持引风机汽轮机转速稳定,通过静叶投自动控制炉膛负压;当静叶开度到70%时,静叶开度保持不变,通过引风机汽轮机转速投自动控制炉膛负压,这样可以减少引风机静叶的节流损失。
(2) 启动两台引风机
启动两台引风机盘车装置,保持盘车转速75 r/min,引风机盘车时,引风机出入口挡板及静叶,引风机入口烟气联络挡板处于关闭状态。
在第一台引风机汽轮机即将冲转时,打开第一台引风机出口烟气挡板,当引风机汽轮机转速大于200 r/min 时打开引风机入口烟气挡板。在800 r/min 稳定半小时左右将引风机汽轮机冲转至3000 r/min 左右,用引风机静叶调节炉膛负压至正常值。
启动第二台引风机时,将第一台引风机汽轮机的转速保持在3000 r/min 左右,适当减小第一台引风机静叶开度,在第二台引风机汽轮机即将冲转时,打开其出口烟气挡板,当引风机汽轮机冲转至200 r/min 时打开其入口烟气挡板,在第二台引风机汽轮机转速达到3000r/min 时,将两台引风机的转速调平,逐步开大第二台引风机的静叶,两台引风机并列运行时转速保持一致。
监测引风机汽轮机轴系振动、瓦温等参数均正常,汽轮机机壳振动在正常范围内。
机组并网带负荷后,保持引风机汽轮机转速稳定,通过静叶自动调节控制炉膛负压,当静叶开度到70%时,维持静叶开度不变,通过引风机汽轮机转速控制炉膛负压,满负荷运行时,A 引风机汽轮机随着燃料量的变化转速在4932~5785 r/min 之间,引风机汽轮机随着燃料量的变化转速在4907~5759 r/min 之间,转速均在设计范围内,在机组带负荷以及满负荷168 h 试运过程中,引风机及其系统、引风机汽轮机及其系统运行稳定,调节炉膛负压能力良好,炉膛负压稳定在设定目标值。