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我國煤電機組綜合升級改造步入“深水區”

2017-06-05 閱讀次數：6302 新聞作者：京能集團

今年2月中旬，國家能源局與財政部聯合下發《關于開展燃煤電廠綜合升級改造工作的通知》，被業內稱為國能電力25號文件，其中明確提出，“實施在役煤電機組綜合升級改造，是能源‘十二五’規劃和電力‘十二五’規劃提出的一項重要任務，對于提高能源資源利用效率，推進電力行業加快轉變發展方式，建設資源節約型、環境友好型社會具有重要意義”，我國煤電機組升級改造漸入“深水區”，同時也意味著煤電機組將進一步“瘦身”。
        “電動給水泵是燃煤機組中耗電量最大的重要輔機，其耗電量占電廠發電量比重最大，直接影響供電煤耗與能源消耗”，長春時代機電新技術有限公司（簡稱長春時代）董事長、教授級高級工程師、變頻調速型液力偶合器電動給水泵專利發明人張文海表示。
        “給水泵號稱火電機組的‘心臟’，電機功率等級大，對變頻器可靠性要求高，給水泵變頻器改造項目既是電廠變頻節能應用的技術制高點，又是節能降耗潛力很大的重要輔機，對于大型煤電機組綜合升級改造項目推進具有積極作用”。東方日立（成都）電控設備有限公司（簡稱東方日立）董事長梁之龍告訴記者。
        5月23日，國內首創燃煤機組變頻調速型液力偶合器電動給水泵改造技術方案的兩位“東家”接受了中電新聞網專訪。
給水泵節能“良方”
        2011年9月，長春時代與東方日立再度　  聯手，為大唐雙鴨山熱點有限公司1號20萬千瓦汽輪發電機組，1、2號電動給水泵進行了變頻調速型當年液力偶合器電動給水泵工程改造，項目于當年9月18日開工，10月7日正式投運，工程周期較傳統改造方案縮短一個月，項目方案不改變系統原有連接方式，保留原有液力偶合器功能,以很小的“工程量”給煤電機組“心臟”動了“手術”。
        張文海透露：“將液力偶合器改造成泵輪調速和容積調速切換使用的多功能液力偶合器，解決了電動給水泵變頻和工頻切換運行問題，實現了變頻調速型液力偶合器電動給水泵的改造，結束了液力偶合器不能變頻調速的歷史。”根據用戶監測統計數據分析，改造后相同負荷下，給水泵電動機負荷電流平均下降107安，在年平均負荷率76%的運行工況下，給水泵變頻調速運行，年可節電5304063千瓦時，節電率為21%，降低發電廠用電率0.5個百分點。相當于增加同等千瓦時上網電量，每年增加產值202萬，折合標準煤1664噸。
        今年1月12日，大唐集團對該項目應用成果進行了科技鑒定，給出了“該項目整體達到國內領先水平，具有較好的推廣價值，適用于安裝了液力偶合器電動給水泵組的20萬千瓦等級機組，通過繼續深入研究，可以逐步在30萬千瓦、60萬千瓦等級機組上試點”的評價。
        “長春時代與東方日立應用多項專利技術，首創燃煤機組變頻調速型液力偶合　  器電動給水泵改造技術方案，突破了電廠‘心臟’部位應用變頻技術實現節能降耗的‘瓶頸’，為煤電機組綜合升級改造提供了最佳方案和優化節能技術，取得了集成創新技術、高效節能設備應用推廣的示范效應”梁之龍表示。
煤電機組“困局”
        事實上，由于全國電力消費增速放緩和火電企業連年虧損，電力結構調整加速，電力裝機結構出現新特點，清潔能源比重上升，火電裝機比重逐漸降低。目前，全國煤電裝機約7億千瓦，消耗煤炭占全社會消費總量的一半。隨著國家節能減排的逐步深入，近年來，通過“上大壓小”、技術進步和加強管理等措施，全國平均供電煤耗較“十一五”初期下降了10%。但另一方面，部分煤電機組仍存在技術粗放、管理不善、能耗偏高等問題。
        然而，從我國能源布局的國情來看，在未來很長的一段時間內，我國電力結構依舊會以火電為主，這就對煤電機組綜合升級改造提出了更高的要求。
        電動給水泵是煤電機組中耗電量最大的重要輔機，其耗電量是最大的。20萬千瓦煤電機組給水泵耗電量占發電量的2.5%，占發電廠用電率的近33%；30萬千瓦煤電機組的比例分別為3.1%、近37%；60萬千瓦煤電機組為3.27%、近42%；100萬千瓦煤電機組為3.5%、近45%。”不難看出煤電機組中的電動給水泵急需升級改造。如果保守的按平均節電率20%來計算，變頻調速型液力偶合器電動給水泵改造后帶來的經濟效益與社會效益難以估量。
        電動給水泵是通過調速型液力偶合器傳動的，雖說液力偶合器調速的給水泵與節流調節方式相比，已經先進了很多，但與變頻調速給水泵相比，卻依舊是高耗能的。長期以來，傳統液力偶合器調速的電動給水泵都不能直接實現變頻調速，如何對調速型液力偶合器進行改造，以適應變頻調速節能改造的需要就成了亟待突破的技術“瓶頸”。
突破技術“瓶頸”
        目前國內外調速型液力偶合器調節方式主要有進口調節式、出口調節式、進出口調節式三種，同屬于容積調速法，即在液力偶合器泵輪轉速和負載特性都不變的條件下，改變偶合器的充液量，從而達到調節偶合器輸出功率和轉速的目的；而容積調速方式的液力偶合器是不能進行變頻調速的，必須通過泵輪（變頻）調速法將其改造成同時具有泵輪調速功能的液力偶合器。
        所謂泵輪調速是在偶合器工作油腔內工作液體和負載特性不變的條件下，改變偶合器泵輪轉速，也就改變了偶合器的輸入、輸出特性，從而達到調節偶合器輸出功率和轉速的目的，這就是泵輪調速法。
        “前者容積調速的最大弊端是傳遞效率等于轉速比且隨轉速比變化而變化，其最高效率點為額定工況點，偏離額定工況點，效率隨轉速比降低而降低，而變頻調速型液力偶合器解決了這一問題”，張文海說，“把具有泵輪調速功能的液力偶合器和變頻調速電動機有機結合，就是變頻調速型液力偶合器。其最大特點就是人為的保持偶合器工作油腔最佳充液量，整個調速過程中保持偶合器最高效率不變。能夠有效解決偶合器容積調速低轉速比運行的高耗能問題，與之相比可以節電20%（75%負荷率以下）”。
        “應該說，變頻調速型液力偶合器改變了迄今為止國內外調速型液力偶合器只能工頻運行容積調速的單一調速功能。增加了液力偶合器變頻運行泵輪調速功能。解決了保持液力偶合器最高效率變頻調速的　  科技課題，達到了應用變頻調速技術節能降耗的目的。”更重要的是，同一臺液力偶合器中，泵輪調速和容積調速可以切換應用，方便靈活、安全可靠。改變了以往容積調速方式的液力偶合器和變頻器相互排斥的“頑疾”。
變頻調速“新紀元”
        與變頻調速型液力偶合器所蘊藏的巨大經濟效益相比，梁之龍更看好其安全可靠的優勢：“極大地降低了液力偶合器油系統運行溫度，解決了大功率電動給水泵啟動沖擊大影響廠用電系統穩定的問題；每臺泵都可由變頻運行切換到工頻運行，變頻運行泵故障跳閘，工頻備用泵會連鎖啟動。”“與以往‘更換增速齒輪箱’和‘改造成增速齒輪箱’的方式不同，變頻調速型液力偶合器電動給水泵不用拆除原液力偶合器，極大地節約了成本；不改變系統原有的連接方式，保留原有液力偶合器不動”，梁之龍解釋說，“變頻調速型液力偶合器電動給水泵為集成創新的煤電機組電動給水泵綜合升級改造提供了集成創新最佳方案，處于國內外領先水平，已具備應用于現役以及新建30萬千瓦、60萬千瓦、100萬千瓦煤電機組電動給水泵綜合升級改造的能力。”他列舉了一個典型案例：“2010年3月，東方日立依靠20萬千瓦、30萬千瓦、60萬千瓦、100萬千瓦煤電機組引風機變頻改造項目積累的技術和工程應用經驗，在福建湄洲灣電廠完成國內首例30萬千瓦火電機組大功率給水泵變頻節能改造項目，投運后一直保持平穩運行，節電率達到30%，今年5月，湄洲灣電廠給水泵改造2期工程再次選用東方日立高壓變頻器，四臺給水泵變頻改造完成后年節煤量可達19414噸。”正如張文海所說：“這一創新發明，把變頻器和液力偶合器在工程應用中相互排斥的關系，變為結合應用的全新關系，開創了變頻調速型液力偶合器電動給水泵工程應用的新紀元。”“變頻調速型液力偶合器電動給水泵作為煤電機組綜合升級改造領域的一項自主知識產權，希望社會各界給與關注的同時，也切實給予更多的支持和保護”，梁之龍呼吁說。
        變頻調速技術是當今應用最廣泛、最先進的調速技術，調速范圍可達到0～100%，調速精度可達±0.5%，最大節電率可達到30%～70%。隨著“十二五”國民經濟發展規劃與節能減排規劃的進一步深入，變頻器的“節能利器”作用將越來越顯著，從電力行業來看，變頻調速型液力耦合器電動給水泵技術也將在20萬千瓦、30萬千瓦、60萬千瓦、100萬千瓦煤電機組綜合升級改造中發揮不可替代的作用。

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