节能降碳 | 汽轮机及辅机改造案例：谏壁电厂 11、12 号炉一次风机永磁调速改造一、工程概况

节能降碳 | 汽轮机及辅机改造案例：谏壁电厂 11、12 号炉一次风机永磁调速改造

一、工程概况

谏壁电厂 11 、 12 号炉一次风机是由成都电力机械厂生产的G6-45-13N020F 型双吸双支撑离心风机，流量：24000m3/h，全压：15000Pa。一次风机电机是由湘潭电机集团生产的 LYKK560-4W 型电动机，功率： 1400kW，转速：1493rpm，电压：6KV，电流：160.6A，绝缘等级：F 级， 功率因数：0.88。两台设备自 2004 年 9 月-2005 年 7 月相继投运。

谏壁电厂于 2018 年 B 修期间对 11、12 号炉一次风机实施永磁调速改造。本项目通过加装绕组永磁耦合调速器，实现转差能量的回收利用，其调速线性好、精度高，无永磁导体盘发热问题，比变频系统效率高 10 %，比液耦调速器效率高 30%。

 二、改前情况

1、设计参数和技术指标

11、12 炉一次风机电机容量为 1400kW，采用变频调速方式进行转速调节。11、12 炉一次风机变频器为北京利德华福电气技术有限公司产品，额定容量 1750kW，配有高压旁路柜。可在停电状态下，通过手动操作旁路柜内闸刀进行工变频切换。

2、存在的问题

变频器运行多年，元器件老化严重，设备性能明显下降，故障率升高， 多次因一次风机故障导致机组跳闸。变频器工变频切换为手动方式，不具备自动无扰切换功能。为尽量避免非停、非降事件的发生，保障机组安全稳定运行，11、12 号炉一次风机已切换至工频运行方式。

三、改造方案

1、技术路线

永磁调速器的本体传动部分由永磁转子和绕组转子组成，驱动电机与永磁耦合调速器联接在一起带动其永磁转子旋转产生旋转磁场，其绕组转子切割旋转磁场磁力线产生感应电流进而产生感应磁场，该感应磁场与永磁磁场相互作用即传递转矩，通过控制绕组转子的电流改变传递转矩来调控转速，实现无极调速功能，并起到节能效果。

取消 11、12 号炉一次风机变频器。通过将一次风机电机后移，在一次风机电机与风机之间加装绕组永磁耦合调速器，由永磁耦合调速器替代变频器进行调节。

2、实施方案

（1） 控制系统框图

图 1 控制系统框图

正常运行状态下在 40 -99  转速范围内为无级调速。在转差功率回馈单元出现故障时，切换为三档电阻调速模式，此时节电率与涡流永磁相当。当控制器完全失效时，切换为自动全速模式，此时不节电，但是可保证机组正常生产。

（2） 改造内容

图 2 设备示意图

改造内容包含以下几项：

1）拆除原 11、12 号炉一次风机变频器，其位置用于安装变压器柜、回馈柜、控制柜等控制机柜，原变频小室内空调保留，用于控制新设备运

行环境温湿度。

2）11、12 号炉一次风机电机承台扩建并加装电机基础，11、12 号炉一次风机电机后移安装于新电机基础上。

3）在一次风机电机新位置与一次风机之间加装绕组式永磁耦合调速器用于风机转速调节。

（3） 关键设备

绕组式永磁耦合调速器相关参数如下： 型号：YOTQ630D/90

最大电压：2561V 额定电流：357.8A 效率η：96  

等级防护：IP54 绝缘等级：F 调整范围：5  ～99  

图 3 永磁调速器

（4） 项目总投资与施工周期

项目总投资 1201.59 万，11 号炉甲、乙一次风机永磁调速器于 2018年 2 月 7 日～6 月 7 日 11 号机组第 3 次A 修中安装调试完成后投运。12 号炉甲、乙一次风机永磁调速器于 2018 年 10 月～12 月 30 日 12 号机组第A次大修中安装调试完成后投运。

3、创新点

（1） 通过永磁体获得的磁场，可以大大简化调速器的结构，同时，因为永磁体一旦磁化(充磁)之后就永久具有磁性，不再需要外界供给能量， 大大的减少了能量的损耗。

（2） 传统变频器故障后，无法持续运行，需要停运设备，进行手动切换，才能再次启动。使用永磁装置后，出现内部故障时，可切换至电阻柜运行，保证工频运转的持续性。

（3） 作为驱动源的电机，因负载方式的变化，运转电流进一步降低， 同时不受风机负载的影响，轴系部位的维护量大大降低，维护费用减少。

四、实施效果

1、改造前后技术指标对比、运行情况对比

表 1 工频调速与绕组永磁调速节能分析

330MW 负荷下：改造后一次风机耗电量明显下降，改造前后对比，一次风机节电率为 38.49% 。

260MW 负荷下：改造后一次风机耗电量明显下降，改造前后对比，一次风机节电率为 42.62% 。

表 2 变频调速与绕组永磁调速节能分析

330MW 负荷下，改造后一次风机永磁运行耗电量低于改造前变频运行耗电量。

改造前后对比，一次风机节电率为 12.53% 。

2、项目经济性分析

按单台机组年发电量 12 亿kWh，一次风机电耗（平均）0.95 %计算：

年节电量=12×109×0.95%×42  =478.8 万kWh

年节电费=478.8 万kWh×0.39 元/kWh=186.73 万元

以单台机组为例，单台套机组节能改造费用为 450 万元投资回收期=450 万元÷186.73 万元≈2.41 年。