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1、机组凝结水泵电机加装变频器技术改造项目可行性研究报告一、项目提出的背景及改造的必要性（需要改造设备的运行简历，设备铭牌、投运时间、运行状况、技术状况及其他有关技术参数，现状、存在的主要问题，从对安全、经济运行、环境的影响等方面论证该项目的必要性）沧东公司3号机组安装2台引风机电机，型号：YKK900-10，额定功率：3700kW，转速：585r/min，额定电流：441A，投产日期：2006年6月投产，生产厂家：上海电机厂。1） 引风机参数项 目单 位参数或说明风机类型引风机风机型号TDM-VB5型 式立式筒袋多级泵数 量（台/炉）2进水压力（最小/额定）KPa3.3/4.9流 量m330风机
2、轴功率（BMCR）（kW）2247电动机功率（kW）3700额定电压（kV）6额定电流（A）419运行电流（A）278/282风机转速（r/min）585电机转速（r/min）585满负荷风量（m3/s）290/286进口静压（Pa）-2854/-3095满负荷风门开度（%）50%炉膛压力（Pa）-141.22） 发电厂概况（引自2008年12月22日生产日报）发电厂名称国华沧东电厂总装机容量（MW）2600单机容量（MW）600平均发电负荷（MW）446.5台数2上网电价（元/度）0.386厂用电率（%）4.87 项 目单 位数 据型 号TDM-VB5型 式立式筒袋多级泵进水温度50进水压力
3、KPa（最小/额定）:3.3/4.9轴功率m3/h1840流 量m330扬 程%83效 率m3.5必须汽蚀余量r/min988转 速5泵级数m3/h460最小流量KW1992.3(在额定流量、扬程点)外壳设计压力MPa0.5泵体设计压力MPa4.5泵关断扬程m400泵设计临界转速r/min4400轴承振动保证值mm/s1.8轴振报警值mm/s3.6首级叶轮形式闭式双吸首级叶轮直径mm495叶轮尺寸（最大/最小）mm510/470轴承形式/数量光面形/4推力轴承额定负荷KN137泵体尺寸（长，宽，高）mm7300X2700X2420泵轴长mm3700+3000首级叶轮至泵入口尺寸mm3,700密
4、封形式机械密封密封水流量m3/h1密封水压力MPa0.2-0.3水泵重量t14.8接口法兰MPa1.00.6公称压力MPa4.0詹华德(詹华德) 11:31:424.0接口管子规格DN750DN700DN400DN400旋转方向（从电机向水泵看）顺时针解峰(解峰) 11:32:08电站引风机是火力发电机组的重要辅机，风机的可用性和性能直接影响火电机组的安全经济运行，尤其是实施“厂网分开，竞价上网”对发电厂运行的可靠性及经济性提出了更高的要求。从经济性角度分析，风机是机组中的电耗大户，电站风机的功率消耗可占机组的1.5%2.3%，降低厂用电率将提高电厂的经济效益和企业竞争力。这也是节能工作的主要
5、对象。从可靠性的角度分析，锅炉辅机故障造成机组降负荷、锅炉灭火甚至被迫停机的事故时有发生，严重影响了机组发电的可靠性。从这两方面考虑深入研究锅炉辅机的可靠性和经济性，发现并解决问题，对于发电企业和电网都具有重要的意义。由于种种原因，风机、水泵类辅机及其高压拖动电机，其容量也远远大于实际需求，造成大马拉小车的结果，这在客观上要求辅机能够变速调节工况。据统计，拖动大容量风机、水泵类辅机的高压厂用电动机的耗电量占厂用电的80%左右。将风机、水泵类辅机高压厂用电动机改为变频运行后，可显著降低厂用电率。因此，提高风机的运行效率对降低厂用电率具有重要的意义。2006年7月到2008年10月沧东公司的统计结
6、果显示，引风机的平均单耗为2.352 kWh/t，电耗为0.687%。因此，引风机的经济运行对降低电厂的厂用电、提高电厂的综合效益十分重要。沧东公司引风机的实际运行效率并不高，平均单耗和电耗也高于国内的先进水平，分析原因如下：1）由于引风机的容量设计存在很大裕量以及机组经常处于低负荷运行状态，这就导致风机运行点远离风机的最高效率点。国外电厂的引风机的流量裕量高达10%20%,国内大致为10%30%。而沧东公司的引风机在满负荷时的流量裕量较T.B工况的额定流量则高达47.2%。大马拉小车情况非常严重。而流量调节主要依靠风门挡板开度进行，据调查，两台引风机在满负荷时的风门挡板开度只有50%，存在大
7、量节流损失。下表为引风机实际运行参数：名称单位工况1工况2工况3工况4机组负荷MW600500400300风机烟气量m3/s289.3247.4230.9192.6定速风机叶轮效率%48454341风量裕量（与T.B相比）%47.254.857.864.7风压裕量（与T.B相比）%56.764.967.571.3实际电流A75788076实际电机输入功率kW2641.62254.52140.71899.4由上面的分析可以看出，电厂的引风机虽然是先进高效的设备，但是存在设计选型不合理的地方，在生产过程中，机组负荷在300 MW到600MW运行时，锅炉引风机所需风量由192.6m3/s变化到289
8、.3m3/s。远远低于风机的最佳效率点时的风量462.1 m3/s，虽然风机有静叶调节装置，但是理论失速线比较长，使得风机必须调低静叶角度，而这样降低了风机效率，由性能曲线可以查得：静叶角度为-42，风量为300m3/s时风机效率只有48%，远低于风机的最高效率87.6%。同时风机在低风量区存在“马鞍”型曲线，风机并联容易出现 “抢风”等问题，给锅炉的安全运行带来隐患。通过变频调速技术，使得性能曲线向左下方移动，能够增大风机运行效率，增大风门挡板开度，降低节流损失，同时也能给锅炉的安全运行提供保证。2）引风机的调速性能差。由于烟气量随负荷不断变化，风门调节反应速度慢，机组无法响应负荷的动态变化
9、。机组负荷在300MW到600MW运行时，锅炉引风机所需风量也由192.6m3/s变化到289.3m3/s。结果是导致大量的电能被浪费，厂用电率居高不下。3）异步电机在启动时启动电流一般达到电动机额定电流的68倍，对电网冲击较大，并影响电动机的使用寿命。以及转速较高，风机磨损严重。变频调速是通过改变电动机供电频率的方法而达到调节电动机转速的调节方式。频率变化后，电动机基本保持额定转差率，转差损失不增加。变频调速的损失只是在变频装置中产生的交流损失，以及由于高次谐波的影响，使电机的损耗有所增加，所以变频调节是一种高效调速方式。同时调速范围宽，一般可达10：1（505Hz）。并在整个调速范围内均具
10、有较高的调速装置效率，所以适用于经常处于低转速状态下运行的负载。交流变频调节装置应用于引风机，不仅节能，而且大大改善了控制品质和运行工况，取得了显著的社会效益和经济效益，使设备的运行方式更趋合理，设备自动化程度、控制水平进一步提高。虽然高压交流变频装置的一次性投资较大，但它所带来的回报是巨大的、长期的，大量实践也已经证明，变频调速是风机、水泵类设备的最佳调节方式，随着高压变频调速技术的成熟，在发电厂得到越来越广泛的应用。根据引风机及所属设备实际运行情况，经过反复研究，认为对引风机电机进行变频改造，可以取得很好的节能效果，并且改善机组的控制性能，减轻设备磨损，延长设备使用寿命。因此，计划对11、
11、12引风机电机实施加装变频器改造工作。二、国内外调研报告：（咨询专家意见、国内外解决方案、用户使用情况等）1、国华神木公司引风机电机容量2200kW，加装变频器费用约为400万元（2台），从改造后运行的情况看，节能效果平均在30%以上，每年节电约805万kW.h，电价0.3元/kW.h，每年可节约8050.3241.5万元。2、国电庄河电厂引风机电机容量3500kW，从改造后运行的情况看，节能效果平均应在30%以上。该厂11引风机与21引风机在同等负荷下比较，6kV电机电流有大幅度降低，11引风机电机在360MW、450MW、540MW、600MW负荷下的电流分别为80A、105A、145A、
12、173A，21引风机电机在同等负荷下的电流分别为208A、230A、250A、267A，节能效果显著。具体情况如下：序号负荷(MW)节电效率(%)136062 245054354042460035按照节电35，电价0.3元/kW.h，年运行6000h（06年省发改委指导的利用小时）计算，每年可节约3500350.36000220.5万元。3、昆明二电厂引电机容量1800kW，从改造后运行的情况看，节能效果平均应在30%以上，运行反映现变频泵调节效果非常好。在同等负荷下比较，6kV电机电流有大幅度降低，节能效果显著。具体情况如下：序号负荷(MW)节电效率(%)118048223040328035
13、433032按照节电30，电价0.3元/kW.h，年运行6000h计算，每年可节约1800300.3600097.2万元。对引风机电动机加装变频器改造后，不但可以降低厂用电率，节省能源，可以实现如下功能：1、 利用变频器软启动功能，避免电机直接启动引起的电网冲击和机械冲击，防止设备损坏，保证风机的安全运行。2、 采用变频调速后，可以实现低转速的平滑启动，这就消除了定速电动机启动时产生的起动冲击电流对电动机产生的剧烈冲击，提高电动机的绝缘及轴承、等设备的寿命。3、 改善风机的控制性能，机组可快速响应负荷变化，节省燃煤。4、 提高了系统的自动化控制水平。5、 减轻风机叶轮和轴承的磨损，延长设备使用
14、寿命，减少维护成本。6、 降低噪音。三、可行性方案：（从可能设计的方案中，选出-个可供选择方案，从技术经济及社会效益上全面论证其先进合理性、实施可行性，对应存在问题提出解决方法。对可选方案进行综合比较，推荐最佳方案。灰场、构筑物其土建工程，应注意水文，地质、地形等资料收集）针对引风机的运行情况制定出如下方案：1、手动旁路方式由于引风机都是两台并联运行，可以采用变频器一拖一方案，每台变频器驱动一台引风机。如下图所示：上图中，每一台变频器配一个工频旁路刀闸柜，当变频器出现重大故障时可以通过旁路柜将风机切换到工频运行。在切换工频运行的过程中，机组要降负荷，并联跳对应侧送风机，对应侧风门同时快速关闭。
15、此方案中的弊端为，当其中任意一台高压变频器故障时，机组需要降一半负荷。2、自动旁路方式（真空接触器型）上图中，每台高压变频器配有自动旁路柜，当变频器出现故障时，自动转入工频运行，同时风门配合动作，保证风量基本维持不变。当变频器故障后，变频可退出系统完成检修，变频器检修完毕后，利用变频飞车启动功能，自动同步无扰动将电机由工频牵入变频器运行。可靠保证机组的安全稳定运行。此方案中的弊端为，旁路系统中采用真空接触和隔离刀闸方式，运行操作复杂，设备故障率高，造价高。3、自动旁路方式（真空断路器型）上图中，每台高压变频配有自动旁路柜，当变频出现故障时，自动转入工频运行，同时风门配合动作，保证风量基本维持不
16、变。当变频故障后，变频可退出系统完成检修，变频检修完毕后，利用变频飞车启动功能，自动同步无扰动将电机由工频牵入变频运行。可靠保证机组的安全稳定运行。此方案的弊端是设备占用场地大，运行操作复杂，设备故障率高，造价高。经过技术分析和比较后，决定采用第一种方案，并计划在1号机组C级检修时进行11、12引风机电机加装变频器的改造工作。四、工程规模和主要内容：（项目的构成和范围（子项目或分项目），站（厂）址选择，地理位置，线路路径及接线方案，改进后系统的布置，设备性能及有关参数，必要的图纸、生产准备及培训情况等）1、 根据国华公司设备招、投标管理规定，对设备进行招标采购，选定厂家。2、 与供货厂家现场共
17、同制定设备安装、调试方案，电源进线连接到变频器的工频旁路柜进线开关，电机连接到工频旁路柜的出现开关。工频旁路柜与变频器之间的接线由变频器厂家负责。变频器的运行指令由DCS远程控制，变频器状态送到DCS系统。3、 变频器小间建设，并在变频器室内安装制冷空调。4、 变频器安装、电缆敷设及设备调试。5、 变频器试运行。6、 设备移交及对相关专业人员培训。7、 竣工验收及结算。五、工程实施进度计划：1、工程外部条件（包括工程项目有关征地、拆迁、赔偿等）此工程项目利用空余场地，不需要征地。2、项目招标方式和时间安排：（1）项目采用招标的方式。 （2）招标时间安排在2009年11月3、项目实施计划安排（1
18、）工程勘探、设计时间：2010年2月（2）设备制造（订货）时间：2010年4月（3）安装、调试时间：2010年1号机组停运检修期间（4）竣工验收及结算时间：2010年12月六、投资估算及概（预）算明细表：（1）投资估算表（税率17%） 单位：万元工程前期费0施工费8设备费612其它费35材料费15工程总投资670（2）项目概(预)算明细表（如有多页,可另附在报告后面） 七、预期效果：（对改造前后安全，经济运行状况，社会环境影响进行对比分析，明确改造后对于提高系统和本单位安全性，可靠性，节能降耗、环境保护等应达到的指标，从提高效益，降低成本，增加利润及对投资回收等方面进行分析）1、变频调速后可靠
19、性分析调速装置和调速系统的可靠性是首要的前提，也是发电厂对设备运行最关心的问题。可靠性问题不仅体现在调速装置本身，同时体现在调速系统的设计，备用手段和切换方式等方面。总之，不能因为采用变频调速节能改造后，使原有设备可靠性下降，这是得不偿失的，相反应有所提高。根据国内外经验表明，采用第一种方案的带工频旁路的一拖一变频调速方案，自动调节性能稳定、平滑、品质优良，启动和运行的可靠性增加，运行时的噪音减少，运行工况稳定，调节效率提高，风机变化平稳，机组运行的安全性得到提高，DCS控制则更为理想。2、变频调速后经济性分析由于设计选型不合理，造成引风机容量远大于实际需要容量，引风机长期工作在低效率运行区，
20、通过变频调速改造，风机运行效率得到提高，经过初步计算，节能潜力在60%以上，不同负荷下的节能潜力如下表：名称单位工况1工况2工况3工况4机组负荷MW600500400300风机烟气量m3/s289.3247.4230.9192.6定速风机叶轮效率%48454341变频后叶轮效率%75788076实际电机输入功率kW2641.62254.52140.71899.4变速电机输入功率kW1027787683485节电效率%63.5656869（1）高压电动机功率在3000kW及以上的，加装变频器后约投资900元/kW左右，沧东公司引风机电机电机功率为3700kW，投资约为612万元（2台），加上安装
21、变频器室及其它费用（约58万），总费用约为670万元。按机组年运行5000h，实际电动机平均输入功率为2100kW，平均节电60%，电价0.35元/kWh，计算：每年可节约2100600.355000220.5万元投资回报年限按以下公式计算A=Pi（1+i）n/（1+i）n-1，得到n=3.6年设备改造后有望在4年内收回成本。（2）对引风机电机加装变频器后，能降低厂用电率约0.22%。（3）附加经济效益a）利用变频器软启动功能，避免电机直接启动引起的电网冲击和机械冲击，防止设备损坏，保证风机的安全运行。b）减小机械振动，噪声和磨损，提高了运行的可靠性、延长了机械寿命，变频调节时引风机入口挡板全
22、开，升降转速平稳，惯性力矩减小，各部分力矩为最小，风机转动部分磨损最小，环境噪声降到最低。c）利用变频器对锅炉引风机进行压力、风量调节，调节过程中平滑灵活可靠，同时解决风门挡板线性差、调节延迟问题，特别是在点炉初期和低负荷情况下，变频调节非常方便、控制精度高、炉膛负压容易控制，也非常稳定。与挡板节流调节相比，变频调节明显地改善了调节性能。3、变频调速后社会环境影响分析电厂风机是电厂噪声污染的主要来源之一，风机的大型化和高速化使这个问题更为突出，而变频调速改造可以有效减轻噪声污染，国内经验表明，当转速降低50%时，噪声可以减少十几个绝对分贝，有利于改善电厂职工的工作环境。由上面分析可以看出，将交
23、流变频调节装置应用于引风机，不仅节能效果显著，而且大大改善了控制品质和运行工况，取得了显著的社会效益和经济效益，使设备的运行方式更趋合理，设备自动化程度、控制水平进一步提高。虽然高压交流变频装置的一次性投资较大，但它所带来的回报是巨大的、长期的。八、部门审查意见： 年 月 日九、主管领导意见： 年 月 日附表1：11、12引风机电机加装变频器改造费用统计含税(税率17%)序号设备名称电压等级单位数量单价总价备注1引风机变频器6kV台2￥306,000,0￥6,120,000 设备费用2施工费台2￥40000￥80000含设备安装调试3引风机变频器室间2￥151,000￥302,000 其它费用4变频器室空调380V组4￥12,000￥48,0005电缆380V米1000￥40￥40,000材料费6电缆6kV米200￥550￥110,0007项目费用总计￥6,700,000