火电机组辅机设备选型时机电容量匹配问题

作者：河北热电有限责任公司 刘青杰

欢迎访问e展厅 展厅 2 中小型发电机展厅 柴油发电机组, 汽油发电机, 燃气发电机组, 移动电站, ... 摘　要：讨论了火电机组主要辅机设备热力参数裕量的选择对电动机容量的影响，针对某工程中部分主要辅机设备所配套电动机功率储备系数的选择进行了综合分析，阐明了火电机组主要辅机设备选型时机电容量匹配中存在的问题，为提高火力发电厂经济运行水平提出了合理化建议。 关键词：火电机组；辅机；机电容量；匹配 Abstract：This paper discusses the thermodynamic parameter margins of main auxiliaries of a thermal power plant, which influence the capacity of their driving motors. After discussing the selection of power reserve coefficient of motors driving some main auxiliaries of a power generation project, it points out the problems in machine/motor capacity matching while selecting major auxiliary equipment. Based on these, a rationalization proposal is put forward for improving economic operation of the power plant. Keywords：fossil power generation unit;auxiliary;machine and motor capacity;matching 1 问题的提出 在火力发电厂的设计中，主要辅机设备的设计点是以主机炉额定工况参数为基本设计依据，结合主机炉特点以及燃煤、空气、水等介质参数综合分析、计算所得；辅机设备在其设计点（如引风机）除按锅炉燃用设计煤种和锅炉在最大连续蒸发量时的烟气量，制造厂保证的空气预热器运行一年后烟气侧漏风量、锅炉烟气系统漏风量之和考虑了其基本风量（对应点称为基本工况）外，还考虑了风量、压头、温度等参数的裕量（如设计规程规定引风机的风量裕量不低于10%，压头裕量不低于20%）。由此可见，机炉主设备处于额定工况时，其主要辅机设备的设计运行参数应低于设计点工况参数；同时，主要辅助设备所配套电动机的功率储备系数一般取值为1.05～1.3（如引风机的功率储备系数为1.26，送风机的功率储备系数为1.15），所以机炉主设备处于额定工况时，作为主要辅机的电动机的运行电流低于其额定电流。 下面通过对火力发电厂设计技术规程中部分主要辅机设备热机参数裕量及其机电参数选择情况的分析，来揭示火电机组主要辅机设备选择中容量匹配方面存在的问题。 火力发电厂设计技术规程中（循环流化床锅炉）部分主要辅机设备参数裕量的选择见表1。 辅机设备的机械轴功率近似正比于风量与压头的乘积，依据风量与压头裕量的取值可以得到设计点机械轴功率的裕量值。由于风量与压头裕量的选择，设计点工况较基本工况辅机设备机械轴功率的裕量是较大的。 某火电机组部分主要辅机设备机电参数选择见表2。该火电机组部分主要辅机设备所配套的电动机均为高压异步电动机。电动机的容量选择较设计点工况机械轴功率而言，电动机功率储备系数较大；同一般情况下选取电动机功率储备系数（表3）相比，其备用容量是很大的，尤其对大容量的高压电动机如给水泵，虽然其功率储备系数较一般情况超出比例相对较小，仅为0.272，但其备用容量增加却非常大，达到556 kW。 将该火电机组部分辅机设备所配套电动机的容量选择与其辅机基本工况下的机械轴功率结合比较，见表4，可以发现，相对于基本工况下的辅机设备机械轴功率而言，其实际选用的高压电动机容量裕量非常大：最大裕量达到143.96%，最小达到74.5%。后者为给水泵的，虽然裕量较小，但由于基本工况下的机械轴功率很大，其综合影响应该是最大的。 从以上问题可以看出，某火电工程部分主要辅机设备配套电动机的额定功率与基本工况下机械轴功率的裕量相差甚大，若工程设计科学、准确，这些高压电动机的负载系数（实际负荷与额定功率的比值）很低（41%～57.3%）。以一次风机为例，若工程设计中锅炉在最大连续蒸发量时所需的一次风量计算准确，制造厂保证的空气预热器运行一年后一次风侧的漏风量得到保障，电动机的负载系数仅在45%左右。 2 主要危害 a. 随着高压电动机备用容量的增加，电动机价格随之升高，设备投资相应增大，直接影响火电工程的整体投资质量。对于容量较大的电动机，价格增加更加明显。如给水泵，虽然其功率储备系数增加较小，仅为0.272，但备用容量却增加了556 kW，其设备投资增幅较为可观。 b. 随着高压电动机备用容量的增加，实际运行损耗相应增大，运行维护、零部件的损耗更新成本必会增加，导致运行成本的增加。电动机增容不仅使基建工程的设备投资增大，它对厂用电的增加和对节能降耗的不利影响也是无法挽回的，这种损耗的增加在设备选择后即不能改变，无法实现生产过程中的电动机节能降耗。 c. 电动机的启动电流一般为其额定电流的5～7倍，额定电流与其额定容量成正比，因此同类型电动机随着容量选择的加大，其启动电流相应成倍增加，启动电流增大势必造成电网电压的进一步降低，形成对厂用电系统的更大冲击，降低厂用电系统安全可靠性。 d. 随着高压电动机备用容量的增加，使电动机长期在低负载状态下运行，偏离高效区，运行效率低下；同时造成电动机运行功率因数较低，影响电网的品质。 e. 在火力发电厂高压厂用变压器的容量选择中，按规程规定，高压厂用工作变压器的容量是按高压电动机计算负荷与低压厂用的计算负荷之和进行选择，而主要辅机设备所配套电动机绝大部分为高压电动机，因此，主要辅机设备所配套电动机容量裕量的增大必然导致高压厂用变压器容量裕量的增大，造成高压厂用变压器的设备投资增加、设备材料的浪费以及运行损耗增加等一系列不利影响。 3 措施与建议 a.在保证机组主设备运行安全可靠的前提下，尽可能提高主要辅机设备的运行效率，使之运行于设备高效区，并针对不同设备对主要辅机热力参数裕量做出规定，尤其应规定其上限值，杜绝无原则地增大安全系数和参数裕量的现象。 b.建议主要辅机设备所配套高压电动机的额定功率直接与辅机设备设计点工况的机械轴功率匹配，或针对不同的辅机设备合理降低电动机功率储备系数，尤其对于大容量的高压电动机，这对降低厂用电非常有利。 c.彻底纠正辅机设备选型上任意加大电动机功率储备系数的不当做法。 d.在技术经济比较合理的前提下，辅机设备选型应优先选用高效产品，采用先进的节能技术使机械、电气设备选型合理，优质高效。 e.加强对机炉主要辅助设备运行工况的监控，对处于非经济运行状态的设备和系统，找出影响因素及其关键部位，根据机组技术要求、系统可靠性、经济运行指标和现场条件提出合理化建议，采取有效措施予以消除。 4 结束语 提高经济运行水平是发电企业立足电力市场的关键，科学合理地进行机电设备的选配，严格控制选配裕量，是提高机组整体经济运行水平的前提。 参考文献 ［1］DL 5000-2000，火力发电厂设计技术规程［S］. ［2］水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册——电气一次部分［M］.北京：中国电力出版社，1989.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/19/2005)