火力發(fā)電廠輔機節(jié)能改造的必要性進行了論述，通過電機調(diào)速技術(shù)在勝利發(fā)電廠循環(huán)水泵和一次風機技術(shù)改造的實際應用，說明輔機節(jié)能改造是火電廠降低廠用電率，實現(xiàn)節(jié)能減排一個重要途徑。

前 言  我國目前以火力發(fā)電為主，裝機容量約占75%?；痣姀S的各類輔機設備中，風機和水泵是主要的耗能設備，而且風機、水泵的流量隨著機組的負荷變化必須實時調(diào)節(jié)，其流量調(diào)節(jié)的方式多為節(jié)流調(diào)節(jié)。由于這種調(diào)節(jié)方式僅是改變了通道的通流阻抗，而電動機的輸出功率并沒有多大改變，浪費了大量的電能，所以火力發(fā)電廠風機、水泵蘊藏著巨大的節(jié)能潛力。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，降低廠用電率，降低發(fā)電成本，提高上網(wǎng)電價的競爭力，綠色運行，清潔生產(chǎn)已成為各火電廠努力追求的經(jīng)濟和社會目標。在這種形勢下，研究風機、水泵類負載采用調(diào)速驅(qū)動來替代原有的節(jié)流調(diào)節(jié)已成為火電廠實現(xiàn)節(jié)能，提高經(jīng)濟性的有效途徑。從 圖1可以看出在同樣的工況下節(jié)流控制比調(diào)速控制功率消耗要大得多。



循環(huán)泵和一次風機節(jié)能改造
目前國內(nèi)外對風機、水泵電動機調(diào)速有多種方法，主要有變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、串級調(diào)速、高頻斬波調(diào)速、變頻調(diào)速等。勝利發(fā)電廠二期機組的循環(huán)泵和一次風機節(jié)能潛力較大，我們結(jié)合設備投資費用，節(jié)電效果（運行費用），安全性、可靠性等幾個方面的比較，擬分別對循環(huán)泵、一次風機實施變極調(diào)速和內(nèi)反饋式斬波調(diào)速技術(shù)改造。
循環(huán)水泵
改造必要性勝利發(fā)電廠二期2×300MW機組，單機配置2臺循環(huán)水泵，循環(huán)水泵電機由于受循環(huán)水泵的運行效率，不同季節(jié)對凝汽器冷卻水量的變化，以及循環(huán)水泵運行可靠性等因素的影響，循環(huán)水泵運行效率低、電耗高，制約著經(jīng)濟性的提高。機組供熱期間循環(huán)水系統(tǒng)能耗過大，且循環(huán)水量過大造成循環(huán)水溫偏低，易造成水塔填料損壞、凝結(jié)水過冷度大等不利因素。因此，原有循環(huán)水泵配置和運行方式不僅影響了機組運行的經(jīng)濟性，還給設備的可靠運行帶來威脅，需對其進行節(jié)能改造。
變極調(diào)速原理
三相異步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n=(1-S)。
其中n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，f為電機供電電源頻率，p為繞制電機已確定的極對數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率（s= ，n0是電機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，又稱為同步轉(zhuǎn)速）。
據(jù)此公式知，可以通過改變定子繞組的極對數(shù)P來調(diào)節(jié)三相異步鼠籠式電動機的轉(zhuǎn)速。
變極調(diào)速要求拖動電動機必須是專門的變極電動機。電動機的極對數(shù)可成倍比地改變(如2/4極，4/8極)；也有非倍比的雙速電動機（如4/6極，6/8極）或三速電動機（如4/6/8），這時電動機裝有兩套定子繞組。變極調(diào)速是鼠籠式異步電動機的應用調(diào)速法，而電動機的極對數(shù)P只能按整數(shù)變化，所以變極調(diào)速是有級調(diào)速。
循環(huán)水泵改造方案
將二期機組的各1臺循環(huán)水泵電機改造為雙速電機，更換舊線圈，新線圈用于變極的相關(guān)繞組用引線引入調(diào)速接線盒，高、低速的切換時通過改變裝在電機外殼上的調(diào)速接線盒里變極接線板連接方式來實現(xiàn)。
一次風機
2.2.1改造必要性
勝利發(fā)電廠二期2×300MW機組，每臺鍋爐配置兩臺一次風機，一次風機為離心式風機，在風機葉輪前的入口附近設置了一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的靜導葉擋板，借助改變導葉擋板開度的大小來調(diào)節(jié)流量，調(diào)整區(qū)間通常在30％～40％之間。一次風機單臺年均耗電量為509×104kW•h，年平均有效負荷率約為51%，供熱期間因鍋爐熱負荷較重，負荷率略有增加，全年平均變化不大。
2.2.2內(nèi)反饋式斬波調(diào)速原理
內(nèi)反饋式斬波調(diào)速是在串級調(diào)速的工作原理上的提升和改進，其區(qū)別只是將逆變變壓器去除，而在電動機定子繞組線槽內(nèi)又加了一個獨立的三相調(diào)節(jié)繞組，這樣在同一定子鐵芯中的定子原繞組和該三項調(diào)節(jié)繞組便代替了外接的逆變變壓器，從而使系統(tǒng)更加簡潔?？煞奖銓崿F(xiàn)與DCS系統(tǒng)連接。
2.2.3 一次風機改造方案
將原鼠籠式電機更換為內(nèi)反饋繞線電動機，對電機平臺做相應改動；新增1套斬波內(nèi)饋調(diào)速裝置，包括1臺控制柜、1臺功率柜和1臺水阻柜，放置于就近的現(xiàn)有配電間；電機原6kV電纜不做變動，新增加四路動力電纜，一路至繞線式轉(zhuǎn)子，一路至電機內(nèi)反饋繞阻，一路為調(diào)速裝置用380V三相四線電源，一路為調(diào)速裝置用220V直流電源；新增部分控制電纜和I/O點，對熱工控制系統(tǒng)做相應改動。
2.3 改造后效益評估
改造后循環(huán)水泵電機功率由1600kW下降到1250kW。改造前，春、夏、秋季2臺循環(huán)水泵耗電量為(1600+1600)×4000=1280×104 kW•h；冬季1臺水泵高速運行1600×2000=320×104 kW•h。改造前單臺機組循環(huán)水泵年耗電量合計為1280+320=1600×104 kW•h。 改造后夏季2臺水泵耗電量為(1600+1600)×2300=736×104kW•h；初春、深秋2臺循環(huán)水泵 耗電量為(1600+1250)×1200=342×104 kW•h；冬季1臺循環(huán)水泵耗電量為1250×2500=312.5×104 kW•h。改造后單臺機組循環(huán)水泵年耗電量為736+342+312.5=1390.5×104 kW•h。改造后單臺機組年節(jié)省電量為1600-1390.5=209.5×104 kW•h。
改造前一次風機電機功率消耗約為額定值的51%，與一次風機年平均負荷率相符。實施內(nèi)反饋高頻斬波調(diào)速后，功率消耗約為額定值的9%，考慮調(diào)速裝置自身還要消耗1%的電量，節(jié)電率約41%，單臺一次風機年節(jié)電量為208.69×104 kW•h，2臺一次風機合計年節(jié)電量為417.38×104 kW•h。
結(jié)束語
勝利發(fā)電廠通過采用電機調(diào)速技術(shù)對二期300MW機組的循環(huán)泵和一次風機進行節(jié)能改造，結(jié)合運行方式的優(yōu)化，單臺機組每年可減少耗電600多萬千瓦時，節(jié)能效果顯著。因此，應結(jié)合機組運行方式以及泵與風機等輔機節(jié)能潛力，選擇合理電機調(diào)速技術(shù)，是火電廠降低廠用電率，實現(xiàn)節(jié)能減排一個重要途徑。