高压电机变频改造项目可行性报告目 录0 企业简介一、项目名称及承办单位二、拟建地点三、项目概况四、改造费用及效益分析：五、资金筹措六、项目前期工作情况及其配套条件七、变频调速改造实施方案八、企业能源管理情况九、企业节能量计算十、结论山西柳林电力有限责任公司高压电机变频改造项目可行性研究报告0. 企业简介山西柳林电力有限责任公司位于吕梁市柳林县穆村镇安沟村，是山西省政府引进亚行贷款并配套内资兴建的火电企业。总规划容量1400MW，一期工程建设规模为2100MW，占地面积1011亩，建筑面积65068m3，总投资116509万元人民币。公司于1993年12月开工建设，两台机组分别于1995年12月和1996年7月投产发电，现有职工863人。投产十二年来，柳林电力有限责任公司不断跃上新台阶。2001年被命名为“省级文明单位”，2002年跨入一流火电企业行列，2003年11月通过ISO9001国际标准质量管理体系认证，2004年被命名为省级“文明单位标兵”。在电力体系深化改革的征程中，柳林电力有限责任公司开拓创新、于时俱进，建立了一套富有柳电特色的现代管理模式，全面提升了市场竞争能力，成为吕梁山上的一颗明珠。目前，两台机组运行稳定，安全生产局面良好，经济指标优良，截止2009年底，连续安全生产达2323天。近几年在企业得到良好经济效益的同时，通过不断的发展完善，采用先进、经济、行之有效的新技术装备，降低能耗，减少污染，提高了企业的经济效益，也拉动了吕梁地区电力工业的快速发展，产生了极好的经济效益和社会效益。一 项目名称及承办单位：山西柳林电力有限责任公司二 拟建地点：山西柳林电力有限责任公司机房内三 项目概况1.高压电机变频改造必要性简述现我公司高压电机均为普通三相笼形异步电动机，由于很多情况不能满负荷运行，耗能大，故障多，就此问题，我公司曾进行过许多探讨，如针对送风机设计功率偏大，低负荷单送风机运行，但由此造成电机频繁故障，鼠笼条断裂。循环泵实行两机三泵的运行方式等，但还是存在设备运行操作繁琐，设备故障多，耗能大等问题，故迫切需要进行技术改造。高压交流变频调速技术是90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速，其技术和性能胜过其它任何一种调速方式（如：降压调速、变极调速、滑差调速、内反馈串级调速和液力耦合调速）。变频调速以其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽范围的调速范围，完善的电力电子保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可和市场的确认，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利和快捷的服务，使之成为企业采用电机节能方式的首选。现阶段，大功率电机变频技术已成熟，许多电厂已经实施，如相同类型的华能榆社电厂已经对引风机、给水泵电机进行了变频改造，改造后的厂用电率就比我公司低0.5%左右。2、项目实施前用能情况2009年我公司供电煤耗为396g/kwh，厂用电率为10.53%，发电用标煤量399997吨，厂用电量为11888.59万千瓦时。3、项目主要建设内容 2005年和2006年起我公司分别对两台送风机和两台排粉机的电机进行了高压变频改造，计划于2010年始，直到2011年底，再对下列设备进行高压变频改造。3.1 循环泵电机：（四台）型 号：YL63012/1430额定电流：75.4A额定电压：6000V额定转速：990rpm额定功率：630KW3.3. 送风机电机：（两台）型 号：YKK5606额定电流：104.8A额定电压：6000V额定转速：993rpm额定功率：900KW频 率：50HZ绝缘等级：F4. 建设起止年度：2010年起，直到2011年止5. 原理、技术方案及特点5.1 高压变频系统原理目前，国内高压变频调速系统多采用直接“高-高”变换形式，为单元串联多电平拓扑结构，主体结构由多组功率模块串并联而成，由各组低压叠加而产生需要的高压输出，它对电网谐波污染小，总体谐波畸变THD小于4%，直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置；输出波形质量好，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机，其基本工作原理如下： 1）电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入，单相输出的交直交PWM电压源型逆变结构，相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y接结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。例如，6kV电压等级的高压变频调速系统，每相由多个功率单元串联而成，输出相电压最高可达3500V，线电压达6kV左右，每个功率单元承受全部的电机电流，但只提供较小的相电压和输出功率。2）每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘，二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。给功率单元供电的二次绕组每3个一组，分为7个不同的相位组，互差60/7度电角度，形成42脉冲的整流电路结构。输入电流波形接近正弦波，总的谐波电流失真小于1%，输入的综合功率因数可达0.95以上。3）逆变器输出采用多电平移相式PWM技术，同一相的功率单元输出相同幅值和相位的基波电压，但串联各单元的载波之间互相错开一定的电角度，实现多电平PWM，输出电压非常接近正弦波，输出电压每个电平台阶只有单元直流母线电压大小，所以dv/dt很小，功率单元采用较低的开关频率，以降低开关损耗，提高效率，由于采用移相式PWM，电机电压的等效开关频率大大提高，且输出电平数增加。 以6kv输出电压等级的高压变频调速系统为例，输出相电压均为11电平，线电压均为21电平，输出等效开关频率为9kHz，电平数和等效开关频率的增加有利于改善输出波形，降低输出谐波，由谐波引起的电机发热、噪音和转矩脉动都大大降低，因此对电机没有特殊要求，可直接用于普通异步电机。常规6000V高压变频调速系统的基本结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。图1 高压变频调速系统结构图5.2高压电机进行变频改造的特点：对高压电机进行变频改造，改造后高压变频系统具有如下特点：电机变频系统，既可以变频调速运行，也可以直接投工频运行；为变频器提供的交流220V控制电源掉电时，由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求，变频器可以用UPS和直流供电继续运行，不会停机；在现场DCS速度给定信号掉线时，变频器提供报警的同时，可按原转速继续运转，维持机组的工况不变；变频器配置单元旁路功能，在局部故障时，变频器可将故障单元旁路，降额继续运行，减少突然停机造成的损失。保留原电机继续使用；不改变原有电机设备任何基础；和电厂的DCS系统实现无缝连接。6.高压电机变频改造的优越性分析6.1 变频器的应用，节能效果十分明显，节能达2030%左右，大约3.5至4.5年可以收回改造投资费用。6.2 采用变频调速系统后，特别采用自动闭环系统后，很好地保持流量（压力）的恒定，对系统经济优化运行提供了可靠保证。6.3 电动机启动对电网没有冲击，系统综合效率高达98%，功率因数高达95%以上。6.4 使设备长期处于低速运转状态，设备噪声随之降低，电机、管网、阀门等延长了使用寿命，维修量下降，节约维修费用和维修时间。四、改造费用及效益分析：1 改造费用情况本次改造：送风机电机变频费用为280万元，循环泵电机变频费用为420万元，合计为700万元。其中企业自筹500万元，省筹补助200万元。2 经济效益分析（以原两台送风机改造后实际测试为例）2.1原送风机改造后节能效果测试值单位小时内各段负荷同工况（出口风压相同、制粉系统运行方式相同）下#1、2送风机总耗电的比较：#1 炉负 荷制粉系统送出口风压氧量工频电耗变频电耗耗电比较MW套KPa%KwhKwhKwh70单套运行2.7/2.85/588272016280单套运行3.1/3.14.8/597275621690单套运行3.08/3.065/51026810216100单套运行3.5/3.54.7/4.31098828270#2 炉负荷制粉系统送出口风压氧量工频电耗变频电耗耗电比较MW套KPa%Kw.hKw.hKwh70单套运行3.0/3.05/595472522980单套运行3.0/3.14.3/598274623690单套运行3.16/3.185/51026774252100单套运行3.2/3.25/4.61062810252注：工频电耗是指送电机在电压6KV频率在50Hz状态下负荷稳定运行1小时的实际耗电量。 2.2 原典型工况连续运行三天送风机节能效果计算 单位：万Kwh项目发电量#1送#2送节能值节能值/万Kwh6亿Kwh节能值#1机组535.041.9983.151.1520.002153129.18#2机组518.961.9083.071.1620.002239134.342.3原送风机改造后节能效果测试值分析结论：概算按各个负荷段的平均数计算，#1炉每小时节约电量216 kwh，#2炉每小时节约电量242.25kwh，全天双机运行共可以节约电量1.0998万kwh；按年发电量完成12亿KWh，日完成电量400万kwh，全年双机运行300天（相当于全年运行7200小时）计算，两台送风机全部技改后，全年可节约电量329.94万kwh，按当时电价0.35元/kwh计算，一年可节约115.47万元。2.4送风机连续运行三天节能效果分析结论：安装两台送风机变频后，全年可节约电量263.52万kwh，按现电价0.35元/kwh计算，一年可节约92.23万元。故从送风机电机变频改造后上述两结论从数据上看基本相近，说明以上数据真实可信当时变频改造总投资约万，预计不到三年便可收回投资，效益巨大。3.其它效益分析：变频改造后，还有以下功效：3.1 采用变频调速系统后，特别采用自动闭环系统后，很好地保持流量（压力）的恒定，对系统经济优化运行提供了可靠保证。3.2 电动机启动对电网没有冲击，系统综合效率高达98%，功率因数高达95%以上。3.3 使设备长期处于低速运转状态，设备噪声随之降低，电机、管网、阀门等延长了使用寿命，维修量下降，节约维修费用和维修时间。3.4 实现风门(阀门)全开，不再调整风门（阀门），运行自动化程度大为提高，运行和维护工作量降低。3.5 功率因数提高。从电网角度看，工频运行时功率因数为.左右,变频运行时功率因数达到.9。因此,即使同样是满负荷运行,变频运行时,高压输入电流明显比工频运行时小,这有利于节能和设备安全运行。3.6 对于高压电机采用变频和旁路工频双套运行方式，当变频器故障时，可投旁路，电机定速运行，不影响设备运行，保证了机组的安全运行。4.变频改造效益小结及建议因此，将交流变频调节装置应用于高压电机，不仅节能，而且大大改善了控制特性和运行特性，取得了显著的社会效益和经济效益，使设备的运行方式更