一、前言
山西河坡發(fā)電有限責任公司100MW機組制粉系統(tǒng)的排粉機原采用入口擋板調(diào)節(jié)風量，并且為減小三次風量，排粉機入口管道還采取了縮口（Ф1200管道縮為Ф800管道）及增加小擋板的措施，浪費了大量的電能。為降低能耗，經(jīng)北京利德華福電氣技術(shù)有限公司專業(yè)技術(shù)人員多次分析討論后認為對排粉機電動機進行變頻改造是可行的，對制粉系統(tǒng)的負壓形成及三次風影響不大，因此決定在4＃爐排粉機進行高壓變頻改造。2004年11月22日開始準備材料，DCS系統(tǒng)增加變頻標簽，下載軟件，2004年12月8日土建開工，2005年4月1日開始全面調(diào)試，2005年4月7日一次投運成功，節(jié)能效果良好。
二、改造情況介紹
1.原設(shè)備情況
山西河坡發(fā)電有限責任公司4#爐排粉機設(shè)備技術(shù)參數(shù)：
1）排粉機數(shù)量：2臺
2）排粉機參數(shù)：
配套電機參數(shù)：
3）運行參數(shù)：單臺排粉機風量48000 m3/h，年運行時間5850小時，工頻運行時電動機平均電流Ig40A。
4）電價：單位成本電價：0.24元/kWh
2．改造后的設(shè)備情況
1)HARSVERT-A06/080高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖1，技術(shù)參數(shù)如下表：
圖1：現(xiàn)場設(shè)備圖
HARSVERT-A06/080技術(shù)參數(shù)
2）變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路介紹，如圖2
圖2：變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路
系統(tǒng)由高壓變頻器和旁路柜兩部分組成，圖2中所示的QS1、QS2、QS3均包含在旁路柜中。QF、M為原有設(shè)備。
該系統(tǒng)具備手動工/變頻切換功能。QS2和QS3不能同時閉合，在機械上實現(xiàn)互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。
3、排粉工藝介紹，如圖3
圖3：排粉工藝流程圖
排粉風機在制粉系統(tǒng)中裝在球磨機，粗粉分離器、細粉分離器之后，保證原煤在球磨機內(nèi)同來自空氣預(yù)熱器的熱風和排粉機出口的再循環(huán)風混合，將原煤干燥，并研磨成煤粉，而煤粉隨排粉機所產(chǎn)生的負壓氣流，經(jīng)細粉分離器把風、粉分開，煤粉落入煤粉倉中貯存，剩余氣體內(nèi)含有5～10%的風、粉混合物，作為三次風經(jīng)排粉風機出口送入爐膛或作為一次風與給粉機落下的煤粉排入一次風箱混合送入爐膛。通過上述流程介紹我們可以看出，在制粉系統(tǒng)中排粉機主要為系統(tǒng)提供負壓。在對排粉機進行變頻改造后通過將排粉機入口風門全開，同時適當調(diào)節(jié)出口風門，完全可以滿足為制粉系統(tǒng)提供負壓的需要并且不對三次風造成影響。
三、排粉機節(jié)能效果
1）、單臺工頻功耗計算：
Pd：電動機功率；ηd:電動機效率；U：電動機輸入電壓；I：電動機輸入電流；cosФ：功率因子。
計算公式：
單臺工頻功耗：
（包括管道縮口及擋板節(jié)流損失）
2）單臺變頻功耗計算：
通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系：Q∝n，H∝n2 ,p∝n3；即，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
將現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)帶入
公式（Q1是實際排粉機風量，Q0是額定排粉機風量，P0是風機的額定功率），
可得變頻工耗：P1＝144.90kW
變頻器網(wǎng)側(cè)功耗：
Pb= = =150.94 kW
3）單臺節(jié)電率計算：
單臺節(jié)電率：（ΔP/Pd）×100%＝（210.7/361.64）×100%=58%
4）單臺實現(xiàn)節(jié)電率計算：
變頻運行時電動機平均電流Ig17A。
實際節(jié)電率：1-(Ib/Ig) ×100%=1-(17/40)×100%=57.5%
5）變頻調(diào)節(jié)改造后的效益：
年節(jié)約電量＝排粉機臺數(shù)×單臺變頻節(jié)電率×單機工頻功率（KW）×年運行小時＝2×57.5%×361.64×5850＝2432933.1（KWh）
按0.24元/KWh計算，每年可節(jié)約電費58萬元。
按照2004年二期發(fā)電量1439505600KWh計算，二期廠用電率可下降0.17%。
目前排粉機入口擋板雖已開至100%，但風機入口管道仍為縮口處理，我們計劃利用檢修機會將該縮口及小擋板進行改造，進一步減小節(jié)流損失，使變頻改造效果進一步擴大。
四、變頻改造帶來的其他效益
1）由于排粉機屬于頻繁啟動設(shè)備，采用變頻調(diào)節(jié)后，高壓開關(guān)常合，極大地延長了檢修周期。
2）變頻調(diào)速可實現(xiàn)軟啟動，延長了電機及風機的使用壽命。
結(jié)束語
對排粉機進行變頻改造，在國內(nèi)還是第一次進行，河坡電廠變頻改造的成功經(jīng)驗，為電力行業(yè)中儲式制粉系統(tǒng)高壓電機改為無級調(diào)速的變頻控制奠定了很好的基礎(chǔ)。今后會有越來越多的火力發(fā)電廠進行類似改造，我們希望有機會同業(yè)內(nèi)同仁進一步交流變頻應(yīng)用中的經(jīng)驗，共同為建設(shè)節(jié)約型社會貢獻自己的力量。
