鈕志峰

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇常州　213011）

390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)節(jié)能分析

鈕志峰

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇常州213011）

對(duì)美國(guó)GE公司生產(chǎn)的S109FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配套的390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行方式、空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，制定出390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行方式調(diào)整和空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)方案，并對(duì)390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用的節(jié)能方案在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中的可行性、節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行分析，為提高機(jī)組整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提供參考。

發(fā)電機(jī)；勵(lì)磁系統(tǒng)；空調(diào)；節(jié)能降耗

0　引言

節(jié)能降耗始終貫穿于發(fā)電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行全過(guò)程，目前節(jié)能降耗主要集中在大功率輔機(jī)的優(yōu)化和運(yùn)行方式的改進(jìn)方面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行管理，在這些方面節(jié)能降耗的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，很多節(jié)能措施已經(jīng)應(yīng)用在新機(jī)組的設(shè)計(jì)中。但節(jié)能降耗涉及發(fā)電機(jī)系統(tǒng)相對(duì)較少，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)作為耗電大戶(hù)，消耗10％～20％的廠(chǎng)用電，在節(jié)能降耗方面有一定的挖掘空間。通過(guò)對(duì)江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)戚墅堰發(fā)電公司）運(yùn)行的美國(guó)GE公司生產(chǎn)的S109FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配套的390H發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，提出優(yōu)化勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行方式和空調(diào)設(shè)備改進(jìn)措施，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，提高機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)性。

1　設(shè)備概況

戚墅堰發(fā)電公司建有2套S109FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，機(jī)組主要設(shè)備包括美國(guó)GE公司生產(chǎn)的PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)、D10型汽輪機(jī)、390H型全氫冷發(fā)電機(jī)及福斯特惠勒公司的三壓再熱自然循環(huán)余熱鍋爐。

390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用靜止勵(lì)磁方式，主要設(shè)備包括接于6kV廠(chǎng)用母線(xiàn)上的HRCD-015-03勵(lì)磁變壓器和EX2100靜態(tài)勵(lì)磁裝置。EX2100靜止勵(lì)磁裝置由控制柜、輔助柜、功率柜等組成，集成布置在獨(dú)立勵(lì)磁設(shè)備間。勵(lì)磁設(shè)備間配置2臺(tái)30.6kW制冷量的空調(diào)來(lái)保證設(shè)備間溫度、濕度在規(guī)定范圍內(nèi)，空調(diào)由可編程邏輯控制器（PLC）控制，空調(diào)每6h自動(dòng)進(jìn)行輪換。

EX2100靜止勵(lì)磁裝置使用環(huán)境條件：溫度，20～30℃；最大溫度變化率，0.1℃/min；相對(duì)濕度，5％～95％；最大相對(duì)濕度變化率，1％/min。

2　節(jié)能降耗分析及措施

S109FA燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組具有良好的啟、停調(diào)峰能力，在冬季天然氣供應(yīng)緊張時(shí)，機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于備用狀態(tài)。隨著經(jīng)濟(jì)增速放緩，純發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)年利用小時(shí)數(shù)逐年降低，目前大約在3500h以下（有些區(qū)域更底，例如浙江區(qū)域2016年為1000h），全年機(jī)組停機(jī)備用時(shí)間較多。在機(jī)組停運(yùn)期間按以往的運(yùn)行方式，390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁變壓器、EX2100靜止勵(lì)磁裝置及空調(diào)系統(tǒng)仍消耗大量電能。因此，進(jìn)一步降低停機(jī)狀態(tài)下勵(lì)磁系統(tǒng)的能耗，對(duì)提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性尤為重要。

2.1機(jī)組運(yùn)行情況

以2015年為例，對(duì)2臺(tái)S109FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組停機(jī)備用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)表1。2臺(tái)機(jī)組連續(xù)停運(yùn)5d以上的次數(shù)為19次，總時(shí)間長(zhǎng)達(dá)242d。

表1　機(jī)組停運(yùn)情況統(tǒng)計(jì)

2.2勵(lì)磁變節(jié)能降耗

390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁變壓器為干式變壓器，接于6kV廠(chǎng)用母線(xiàn)，發(fā)電機(jī)停運(yùn)狀態(tài)下，勵(lì)磁變壓器處于空載狀態(tài)，需要消耗空載損耗，因此停用空載勵(lì)磁變壓器可以降低電耗。

停用空載勵(lì)磁變壓器，主要涉及變壓器頻繁空載投切操作，會(huì)產(chǎn)生操作過(guò)電壓、勵(lì)磁涌流沖擊、停電受潮等問(wèn)題，綜合累積效應(yīng)，頻繁的空載投切變壓器會(huì)對(duì)設(shè)備安全性及變壓器使用壽命產(chǎn)生一定影響。

結(jié)合表1可知，按預(yù)計(jì)勵(lì)磁變壓器連續(xù)空載5d以上，每月每臺(tái)勵(lì)磁變壓器空載投切操作次數(shù)平均小于1次，空載投切操作次數(shù)能夠被接受，不會(huì)危及設(shè)備的安全運(yùn)行。

在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)預(yù)計(jì)連續(xù)備用5d以上時(shí)停用空載勵(lì)磁變壓器。勵(lì)磁變壓器的容量為3300kV·A，空載損耗為12.5kW，按2015年發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)連續(xù)備用5d以上時(shí)間共計(jì)242d計(jì)算，2臺(tái)機(jī)組1年可以減少勵(lì)磁變壓器空載耗電72600kW·h。

2.3勵(lì)磁裝置節(jié)能降耗

EX2100靜態(tài)勵(lì)磁裝置配置2臺(tái)整流橋，每臺(tái)整流橋有1組冷卻風(fēng)機(jī)，一般情況下風(fēng)機(jī)保持連續(xù)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)狀況直接影響整流橋的正常運(yùn)行，廠(chǎng)家建議風(fēng)機(jī)應(yīng)至少每4年更換一次，風(fēng)機(jī)運(yùn)行壽命約為35000h。

在機(jī)組停運(yùn)勵(lì)磁系統(tǒng)備用狀態(tài)下，勵(lì)磁整流橋無(wú)熱量產(chǎn)生，勵(lì)磁整流橋風(fēng)機(jī)只進(jìn)行空氣循環(huán)，增加耗電并縮短風(fēng)機(jī)使用壽命，同時(shí)增加整流橋內(nèi)部設(shè)備表面的積灰。

在空載勵(lì)磁變壓器停運(yùn)時(shí)及時(shí)停運(yùn)整流橋冷卻風(fēng)機(jī)，每臺(tái)勵(lì)磁整流橋風(fēng)機(jī)功率為1kW，按勵(lì)磁變壓器空載停運(yùn)242d計(jì)算，2臺(tái)機(jī)組勵(lì)磁整流橋風(fēng)機(jī)1年可減少耗電23232kW·h，1年節(jié)約風(fēng)機(jī)運(yùn)行壽命約2800h，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)更換時(shí)間。

2.4勵(lì)磁間空調(diào)節(jié)能降耗優(yōu)化

EX2100靜態(tài)勵(lì)磁裝置設(shè)備布置在一個(gè)獨(dú)立的勵(lì)磁間內(nèi)，勵(lì)磁間配置2臺(tái)制冷量為30.6kW的主用定速空調(diào)，空調(diào)每6h自動(dòng)進(jìn)行輪換。為維持勵(lì)磁設(shè)備間的環(huán)境條件，空調(diào)保持連續(xù)投入運(yùn)行。正常勵(lì)磁間空調(diào)溫度設(shè)定為（24±2）℃，室內(nèi)風(fēng)機(jī)保持連續(xù)運(yùn)行。

勵(lì)磁系統(tǒng)備用狀態(tài)下，勵(lì)磁間空調(diào)每小時(shí)制冷5min左右，制冷時(shí)溫度降低變化率達(dá)到0.5℃/min，與勵(lì)磁裝置要求溫度變化率小于0.1℃/min不相符，容易引起電子器件受潮、結(jié)露，引起絕緣能力降低，損壞設(shè)備。由于勵(lì)磁系統(tǒng)在備用狀態(tài)下，整流橋無(wú)大量熱量產(chǎn)生，空調(diào)制冷功率大造成溫度變化率不符要求，對(duì)電子設(shè)備的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

在勵(lì)磁系統(tǒng)備用期間，勵(lì)磁間大功率空調(diào)頻繁啟、停，增加了空調(diào)設(shè)備的各種器件損耗，使空調(diào)故障頻發(fā)，增加了空調(diào)維護(hù)工作量，經(jīng)濟(jì)性較差。

根據(jù)上述原因，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性考慮，在勵(lì)磁間加裝1套國(guó)產(chǎn)3匹變頻基站用輔助空調(diào)，在勵(lì)磁系統(tǒng)備用期間投用輔助空調(diào)，停用主用大功率空調(diào)，可以減少勵(lì)磁間主用空調(diào)運(yùn)行時(shí)間，降低空調(diào)的維護(hù)工作量和經(jīng)濟(jì)成本。

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備間主用空調(diào)投運(yùn)時(shí)間已經(jīng)超過(guò)10年，處于故障多發(fā)期，在機(jī)組運(yùn)行期間，若主用空調(diào)出現(xiàn)異常，輔助空調(diào)可作為勵(lì)磁設(shè)備間應(yīng)急空調(diào)進(jìn)行降溫，起到應(yīng)急備用的作用，防止機(jī)組因勵(lì)磁間主用空調(diào)異常導(dǎo)致勵(lì)磁整流橋超溫而引起故障停機(jī)。

機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)備用狀態(tài)下投運(yùn)輔助空調(diào)，由于空調(diào)功率較小，且采用變頻技術(shù)，可以保持勵(lì)磁間環(huán)境溫度在比較恒定的范圍內(nèi)，保證電子設(shè)備有穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，避免電子元器件損壞。

加裝輔助空調(diào)后，在勵(lì)磁系統(tǒng)備用時(shí)停運(yùn)勵(lì)磁間空調(diào)，每日減少耗電約20kW·h（按主用空調(diào)制冷量進(jìn)行計(jì)算），對(duì)比見(jiàn)表2。按上述勵(lì)磁系統(tǒng)備用時(shí)間242d計(jì)算，2臺(tái)機(jī)組1年可減少勵(lì)磁間空調(diào)系統(tǒng)耗電9680kW·h，同時(shí)節(jié)約主用空調(diào)投運(yùn)時(shí)間約2800h。

表2　勵(lì)磁間空調(diào)耗電對(duì)比

2.5效益分析

通過(guò)對(duì)390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)實(shí)施節(jié)能降耗措施，2臺(tái)機(jī)組1年可節(jié)約勵(lì)磁系統(tǒng)耗電約105 MW·h，減少勵(lì)磁整流橋風(fēng)機(jī)、主用空調(diào)運(yùn)行時(shí)間約2800h；輔助空調(diào)的應(yīng)用，保障了勵(lì)磁設(shè)備間的環(huán)境條件，滿(mǎn)足EX2100靜態(tài)勵(lì)磁裝置對(duì)環(huán)境的要求，保障勵(lì)磁裝置精密電子設(shè)備運(yùn)行可靠性，同時(shí)，輔助空調(diào)可作為主用空調(diào)的備用，確保機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3　結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能降耗作為提高在運(yùn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的主要手段之一，需要根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況不斷進(jìn)行探索研究。本文對(duì)美國(guó)GE公司生產(chǎn)的S109FA燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組390H發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，從運(yùn)行方式及可執(zhí)行性方面提出了勵(lì)磁系統(tǒng)節(jié)能降耗的措施，在機(jī)組實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中起到節(jié)能降耗的目的，提高了機(jī)組整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，拓展了節(jié)能降耗的思路，對(duì)同類(lèi)型機(jī)組和其他電廠(chǎng)都有一定的參考意義。

（本文責(zé)編：弋洋）

TM31

B

1674-1951（2016）09-0063-02

2016-04-19；

2016-07-12

鈕志峰（1972—），男，江蘇吳江人，技師，從事電廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行管理方面的工作（E-mail：nzhf2006@163.com）。