#12炉增压风机变频技改项目可行性研究报告.docx
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#12炉增压风机变频技改项目可行性研究报告
＃1、2炉增压风机变频技改项目
可行性研究报告
一、前言
（一）项目名称：
＃1、2炉增压风机变频改造可行性研究报告
（二）项目性质：
技术改造
（三）可研编制人：
***
（四）项目负责部门：
设备部
（五）项目负责人：
二、项目提出的背景及改造的必要性
（一）承担可行性研究的单位：
设备部电气专业
（二）项目提出的背景：
＃1、2炉脱硫有二台型号为ANT37e6，流量为1836288Nm3/h，电机功率为1800KW，转速为490r/min的静叶可调轴流式增压风机，在机组开停机过程中，增压风机出力有剩余；另外，由于我厂处于电网的末端，机组长期处于调峰运行状态，负荷不能长期保证满载，需调整增压风机静叶来保证增压风机运行中流量的需要，由于增压风机本身不能调整转速，造成了电能的浪费。
（三）项目进行的必要性:
通过对增压风机进行变频改造，通过调整增压风机电机的转速，实现增压风机流量的调整，既满足了运行工况的需要，又节约了电能，尤其是开停机和低负荷工况时，大大降低电机的功耗。
（四）调查研究的主要依据、过程及结论：
1.风机在不同频率下的节能率
风机是传送气体的机械设备，是将电动机的轴功率转变为流体的机械能的一种机械。
从流体力学原理得知，风机风量与电机转速功率相关：
风机的风量与风机电机的转速成正比，风机的风压与风机电机的转速的平方成正比，风机的轴功率等于风量与风压的乘积，故风机的轴功率与风机电机转速的三次方成正比（即风机的轴功率与供电频率的三次方成正比）：
频率F（HZ）
转速%
风量Q%
风压H%
轴功率P%
节电率
50
100
100
100
100
0
45
90
90
81
72.9
27.1
40
80
80
64
51.2
48.8
35
70
70
49
34.3
65.7
30
60
60
36
21.6
78.4
25
50
50
25
12.5
87.5
根据上述原理可知改变风机的转速就可改变风机的功率。
例如：
将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50
将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50
2、增压风机的变频节能改造：
增压风机在设计时是按最大工况来考虑的，在实际使用中大部分时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是调整静叶的方式进行调节，这种调节方式增大了系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身的调节也是阶段性的，调节速度缓慢，减少损失的能力很有限，也使整个系统工作在波动状态；而通过在风机上加装变频调速器则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频节能收回投资。
（五）原系统或设备的基本情况：
1．拟进行检修的系统或设备的基本情况说明：
#1、2炉脱硫的增压风机为静叶可调轴流风机，成都电力机械厂生产，型号为ANT37e6，流量为1836288Nm3/h，配套电机为湘潭电机厂生产，型号为YKK800-12W，电机功率为1800KW，转速为490r/min，额定电流220.8A。
2．系统或设备简述：
增压风机是在火电厂湿法脱硫工艺系统中，用于克服烟气流经原烟道、烟气换热器（GGH）、吸收塔、净烟道、挡板门等整个脱硫系统阻力的设备。
系统每台炉配置一台增压风机，锅炉烟道尾部烟气经增压风机升压后进入吸收塔脱除大部分SO2、烟尘、氮氧化物、重金属等大气污染物，然后经烟囱排向大气
3．铭牌：
增压风机型号：
ANT37e6，490r/min，流量1836288Nm3/h
增压风机电机型号：
YKK800-12W，1800KW，6KV，220.8A，496r/min
4．制造商：
增压风机：
成都电力机械厂
增压风机电机：
湘潭电机股份有限公司
5．投产日期：
2006年10月
6．技术状况及其他有关技术参数：
增压风机随机组运行工况变化，增压风机的流量及增压风机电机电流的参数变化如下表：
序号
机组负荷（MW）
增压风机流量（KNm3/h）
电机电流（A）
1
185
1444
122
2
200
1517
130
3
250
1786
156
4
300
1807
185
7．运行简历：
＃1、2机组增压风机随机组2006年投运以来，一直运行，当机组负荷发生变化时，通过调整增压风机静叶开度调节流量。
（六）存在的主要问题：
1．缺陷情况的记录和叙述：
只要机组运行，增压风机的流量就为额定工况，运行中根据工况的变化通过调整增压风机静叶开度来满足需求，极大的浪费了电能，提高了厂用电率，减少了上网电量，影响我厂经济效率。
2．安全生产：
无
3．系统匹配：
无
4．环境保护：
无
5．节能降耗、提高经济性：
增压风机变频调速改造完成后，在系统工况发生变化时，通过调整电机转速，从而实现增压风机流量的调整，电机输入频率降低，转速减慢，从系统吸收和消耗的功率同比减少，可以节约电能，降低厂用电。
（七）通过项目的实施需要解决哪些问题：
通过对＃1、2机组的增压风机电机进行变频调速改造，在机组开停机和负荷变化时，可实现增压风机流量的平稳调整，减少了电机损耗。
三、方案论证
方案一：
采用变频自动切换为工频方式的变频调速系统
在增压风机高压回路上通过串接变频器，采用一拖一旁路的配置方式，保留原工频系统且与变频系统互为备用，调节方式均为闭环调节。
当高压变频器发生故障时，增压风机可以通过自动切换旁路开关工频运行，并可在变频器故障排除后重新投入使用时，通过人工给出切换指令，切回变频运行方式，。
一拖一自动切换旁路工频运行方案：
此方案是一拖一自动旁路的典型方案,原理是由2台高压隔离开关QS1、QS2，两台真空断路器QF1、QF2及一台真空接触器KM1组成（见上图，其中Q1为原高压开关柜内的断路器）。
其工作原理为：
变频运行时，QF1和KM1处于合通状态，QF2处于分断状态，当人工给定切换指令或者系统出现重故障时，变频器自动分断QF1和KM1，然后合通QF2，电动机进入工频运行状态。
当需要变频器重新投入使用时，人工给出切换指令，变频器先合通QF1，变频器进入预充电状态，变频器充电就绪以后自动运行并断开QF2，当确认QF2断开后合上KM1，变频器检测电动机的状态，并以检测到的转速开始将电动机带回50HZ运行工况，此时用户需重新调节节流装置和变频器的给定频率以满足工况。
优点:
大幅度减少电机能耗，减小启停时对电机的冲击，延长电机使用寿命，在检修变频器时，有明显断电点（隔离刀闸QS1和QS2），能够保证人身安全，同时工变互切功能使变频器在出现重故障时不会导致电动机停运，保证了电机供电的连续性及脱硫投运率。
方案二：
采用手动切换功能的变频调速系统
此方案是一拖一手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见左图，其中QF为原高压开关柜内的断路器）。
要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。
变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
断路器和高压隔离开关互锁，防止误操作。
优点:
大幅度减少电机能耗，减小启停时对电机的冲击，延长电机使用寿命，在检修变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时也可手动使负载投入工频电网运行，造价低等优点。
（一）改造后预期达到的效果：
就节能环节而言，方案一与方案二效果相同变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-55%。
机组长期调峰运行中，增压风机电机长期基本额定运行，流量控制只能通过调整增压风机静叶开度来实现，电机做了很多无用功，浪费了电能，设备承担了无用的损耗。
两种方案均通过调节增压风机电机转速实现增压风机流量任意调节，可以节约电能，降低厂用电率。
（二）是否需要停机停炉或结合机组大、小修等：
需要。
（三）从技术、经济、效果等方面论证其实施可行性、合理
性、存在问题和解决办法：
两种改造方案均采用密闭循环风冷式变频调节装置，采用变频调速调节流量节电可达20%到60%。
变频改造完成后，解决机组长期调峰运行中，增压风机电机长期基本额定运行，流量控制只能通过调整增压风机静叶开度来实现，电机做了无用功，浪费了电能，设备承担了无用的损耗。
通过调节增压风机电机转速实现增压风机流量可任意调节，可以节约电能，降低厂用电。
（四）要求定量、准确地对其性能指标、投资费用、效益作
出综合比较：
方案一：
主设备费用：
序号
名称
型号
单位
数量
费用（万元）
1
交联聚乙烯电缆
ZRYJVV22-3×120/10KV
米
600
24
2
电缆附件
三相120mm2终端头
套
10
2
3
低压动力电缆
ZRVV22－3×6+1×4
米
1000
2
4
控制电缆
KVV2-1.5×10
米
6000
8
5
高压变频器
套
2
260
6
合计
296
增压风机电机变频器调速改造后，每台机按当前的负荷状况，每年按运行5500小时计算（2008年＃1机组利用小时数为5500小时），其中180MW的运行时间约占30％，300MW的运行时间约占30％，200MW和250MW的运行时间约各占20％，改造后，比照泵的流量（机械负荷的情况）计算电机的功耗，每年节约的电能计算如下：
ΔP=1800×（1－1444÷1836）×5500×30％＋1800×（1－1517÷1836）×5500×20％＋1800×（1－1786÷1836）×5500×20％
＝（0.066＋0.042＋0.006）×1800×5500
＝1069200KWh
我厂2008年机组发电量为22.4亿度，机组运行小时数为5500小时，经变频改造后，按15％的节电率计算，节约电能：
ΔP=1800×5500×15％
＝1485000KWh
综合以上两种算法，增压风机改造后，每台每年约可节约电能100～140万度，按目前电价最多可节约61.6万多元。
方案一对于保证系统运行的连续性、稳定性及脱硫投运率有着明显的优势，在变频装置出现重故障后，能瞬时自动切换至工频运行，无需人工进行倒换操作，在变频装置故障排除后，又可自动通过给定指令切换至变频运行，避免了切换工频后需待停机方可切回变频而导致的厂用电损耗。
方案二：
主设备费用：
序号
名称
型号
单位
数量
费用（万元）
1
交联聚乙烯电缆
ZRYJVV22-3×120/10KV
米
600
24
2
电缆附件
三相120mm2终端头
套
10
2
3
低压动力电缆
ZRVV22－3×6+1×4
米
1000
2
4
控制电缆
KVV2-1.5×10
米
6000
8
5
高压变频器
套
2
240
6
合计
276
单从节能方面方案二与方案一一致，主材料费用两台增压风机较之方案一少花费20万元，共计276万元，但其由于采用手动切换，对于脱硫投运率不利，增加了运行人员的工作量，增加了误操作的可能性，并且在手动切工频后需等停机方可再次切回变频，造成不必要的电能损失。
（五）提出推荐的检修方案：
推荐采用方案一。
四、项目规模和主要内容
（一）项目方案及内容综述：
采用一台高压变频器，带一台增压风机的方式。
当高压变频器发生故障时，可以通过自动切换旁路开关工频运行，旁路开关和变频器并接，变频器故障排除后可通过给定指令自动切换回变频方式运行。
（二）工程计划开竣工时间
2011年＃1、2机组小修期间
（三）项目范围
＃1、2机组脱硫二台增压风机电机及相应电源电缆等。
（四）项目的主要设备材料构成
序号
名称
型号
单位
数量
费用（万元）
1
交联聚乙烯电缆
ZRYJVV22-3×120/10KV
米
600
24
2
电缆附件
三相120mm2终端头
套
10
2
3
低压动力电缆
ZRVV22－3×6+1×4
米
1000
2
4
控制电缆
KVV2-1.5×10
米
6000
8
5
高压变频器
套
2
260（方案一）
240（方案二）
6
空调
台
10
20
7
变频小室
间
10
20
6
合计
336（方案一）
316（方案二）
（五）地址选择及地理位置、路径及方案：
与原路径一致
（六）改造后系统布置的变化：
增加一个独立变频器通道系统，对原工频系统无影响。
（七）性能和有关参数及必要的图纸：
（八）环境保护措施、治理方案及对环境保护的评价：
无影响
（九）对劳动定员和技术水平的要求及培训情况：
按工作要求进行培训。
（十）调研、可研、初设、设计、招标、订货、开工、工程各施工步骤（包括拆除、土建、安装等）、试验、调试、试运行、竣工验收等整个项目的时间进程计划安排：
2011年完成
（十一）对灰场工程、构筑物及一般土建工程，应注意气象、水文、地质、地形、地下物等资料的收集和叙述：
无
五、工程实施条件
（一）工程项目有关征地、占地、施工临时用地、拆迁、赔偿等外部条件的落实情况：
无
（二）设计、施工单位的选择：
检修公司电气专业
（三）工程施工周期：
60天
（四）加工制造周期：
150天
（五）勘测设计周期：
25天
（六）资金来源等的落实情况：
技改
（七）有关规划、消防、征地、搬迁等的落实情况：
正在落实
（八）需要停机停炉等计划的落实情况：
随2011年＃1、2机组小修
（九）进口元件是否具备采购条件：
无
（十）主要材料的采购是否采用招议标方式进行：
是
（十一）主要材料采购的被招标对象（制造商）的选择：
待调研
（十二）其他外部条件是否具备：
是
六、投资估算表及设备、材料明细表：
（一）投资估算表：
序号
名称
型号
单位
数量
费用（万元）
1
交联聚乙烯电缆
ZRYJVV22-3×120/10KV
米
600
24
2
电缆附件
三相120mm2终端头
套
10
2
3
低压动力电缆
ZRVV22－3×6+1×4
米
1000
2
4
控制电缆
KVV22-1.5×10
米
6000
8
5
高压变频器
套
2
260（方案一）
240（方案二）
6
空调
台
10
20
7
变频小室
间
10
20
6
合计
336（方案一）
316（方案二）
（二）设计费：
1万元
（三）调试费：
2万元
（四）土建施工费（含人工费、征地费、建设材料等）：
30万元
（五）主、辅材料费：
336万元
（六）工程总投资：
369万元（方案一），{349万元（方案二）}
（七）设备、材料明细表（见本附件附表）：
七、经济效益分析：
对增压风机电机实行变频器调速改造后，每台机按当前的负荷状况，每年按运行5500小时计算（2008年＃1机组利用小时数为5500小时），其中180MW的运行时间约占30％，300MW的运行时间约占30％，200MW和250MW的运行时间约各占20％，改造后，比照泵的流量（机械负荷的情况）计算电机的功耗，每台每年约可节约电能100～140万度，按目前电价约为61.6多万元。
#1、2机组的增压风机变频改造后，按年运行5500小时，可节约厂用电280万千瓦时，上网电价0.44元每度，一年节约费用123万元。
项目总投资369万元，三年即可收回投资。
且在增压风机上加装变频器后，电动机启动平稳，无冲击，可使系统工作状态平缓稳定，并可达到节能降耗的目的。
八、评价结论：
对增压风机电机实行变频器调速改造有一定的经济效益，也能减少设备的损耗，可以立项进行改造。
九、项目单位上报意见：
同意上报
附件：
设备、材料明细表
1．设备单位：
万元
序号
名称（规格型号）
数量
单价
总价
1
变频器
2台
130
260（方案一）
240（方案二）
合计
260（方案一）
240（方案二）
2．主材
序号
名称（规格型号）
数量
单价（元）
总价
（万元）
1
高压电缆ZRYJVV22-3×120/10KV
600米
400.00
24
2
低压动力电缆ZRVV22－3×6+1×4
1000米
20.00
2
3
控制电缆KVV22-1.5×10
6000米
15.00
8
4
电缆附件
10套
2000.00
2
合计
36
3．辅材单位：
万元
序号
名称（规格型号）
数量
单价
总价
1
空调
10台
2
20
合计
20
4．土建部分单位：
万元
序号
名称
数量
单价
总价
1
变频小室
2
10
20
合计
20
升级会员 