變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

（北京朗潤(rùn)源泉科技有限公司，北京 100086）

變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 斌

（北京朗潤(rùn)源泉科技有限公司，北京 100086）

本文介紹了變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，并指出在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的問題。

變頻器；直接空冷系統(tǒng)；火力發(fā)電廠

我國(guó)西北地區(qū)的煤炭?jī)?chǔ)量較為豐富，同時(shí)這類地區(qū)一般都是貧水地區(qū)，因此傳統(tǒng)的循環(huán)水為介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)不能滿足要求，當(dāng)前火電廠發(fā)電汽輪機(jī)組的功率越來越大，數(shù)量越來越多，因此必須采取無水的冷卻方式，以使機(jī)組維持安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。直接空冷系統(tǒng)是以空氣為冷卻介質(zhì)，使空氣與汽輪機(jī)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到冷凝的效果，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，一方面在大功率機(jī)組中的可操作性強(qiáng)，冷卻效果好，另一方面節(jié)約水資源。在直接空冷系統(tǒng)中，蒸汽冷凝是在帶有散熱裝置的凝汽器內(nèi)進(jìn)行，冷凝空氣的供應(yīng)是通過機(jī)械通風(fēng)的方式來完成，送風(fēng)系統(tǒng)由若干采用變頻控制的軸流風(fēng)機(jī)組成，而采用變頻器對(duì)系統(tǒng)的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整和控制可以促進(jìn)整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)電機(jī)的壽命，是火力發(fā)電廠是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

1 變頻器在直接空冷系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)越性

在直接空冷系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)的需要，要對(duì)軸流風(fēng)機(jī)組的進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)整風(fēng)門和擋板的方式，如系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量需求大，則在凝汽器進(jìn)風(fēng)處的風(fēng)門、擋板采用全開形式，而如果系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量需求小，則使擋板與風(fēng)口呈一定角度，從而減小進(jìn)風(fēng)量。這樣傳統(tǒng)的方法的弊端在于：無論系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量的需求是大是小，風(fēng)機(jī)本身都是處于全速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，一方面控制靈活性較差，另一方面浪費(fèi)了能源，并且加快了風(fēng)機(jī)損耗，縮短了風(fēng)機(jī)的使用壽命。而如果對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)組采用變頻器來控制，就能根據(jù)具體的工況要求來靈活調(diào)整，如系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量要求大，可以通過變頻器調(diào)整風(fēng)機(jī)滿載運(yùn)行，而當(dāng)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)量要求小時(shí)，可以調(diào)整變頻器，使風(fēng)機(jī)組以小功率運(yùn)行，甚至怠速運(yùn)行，因此可以節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本；當(dāng)再次需要大風(fēng)量時(shí)，可以通過變頻器實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軟啟動(dòng)，降低風(fēng)機(jī)由于啟動(dòng)造成的磨損，有利于延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的壽命。

2 直接空冷系統(tǒng)變頻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的組成

在火力發(fā)電廠中，直接空冷系統(tǒng)的核心部分是空冷凝汽器，一個(gè)直接空冷系統(tǒng)內(nèi)有若干安裝有散熱器的凝汽器組成，每臺(tái)凝汽器均至少配置一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)。采用變頻器的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由軸流風(fēng)機(jī)、變頻控制柜、分布式控制系統(tǒng)（DCS）主機(jī)等構(gòu)成，在工程實(shí)踐中，可根據(jù)系統(tǒng)蒸汽負(fù)荷和環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)等的變化情況，通過控制系統(tǒng)主機(jī)控制變頻控制柜的工況參數(shù)，從而控制軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、停止，使汽輪機(jī)的排汽壓力保持恒定。

3 在直接空冷系統(tǒng)中變頻器控制要點(diǎn)

變頻器安裝在變頻柜中，其控制方式可分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，可根據(jù)實(shí)際需要選擇適合的控制方式。變頻柜本身具有液晶觸控顯示屏幕，可通過手動(dòng)的方式修改變頻器的參數(shù)，從而控制風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并將運(yùn)行的狀態(tài)顯示在屏幕上，除此之外，變頻柜還可顯示系統(tǒng)的故障信息，以利于操作員及時(shí)采取有效措施解除故障。在直接空冷系統(tǒng)中，變頻器的控制要點(diǎn)如下：

第一，無論是采用恒轉(zhuǎn)矩還是變轉(zhuǎn)矩類變頻器，由于軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，必須滿足軸流風(fēng)機(jī)的重載啟動(dòng)與運(yùn)行要求，過載力矩要求高于一般風(fēng)機(jī)的應(yīng)用水平。

第二，為滿足軸流風(fēng)機(jī)的電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要求，變頻器本身的頻率輸出范圍必須足夠?qū)挕?/p>

第三，由于電網(wǎng)的供電有可能會(huì)出現(xiàn)意外情況，如電壓瞬時(shí)跌落或在一段時(shí)間內(nèi)維持在低電壓狀態(tài)，可能導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)或停機(jī)等情況，因此變頻器要具有較寬的電壓波動(dòng)范圍，以使得即使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)一定程度的跌落系統(tǒng)仍然可維持穩(wěn)定的輸出，從而保證軸流風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和正常運(yùn)行。

第四，由于系統(tǒng)內(nèi)變頻器的數(shù)量眾多，因此在運(yùn)行中可能對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾，從而對(duì)電氣設(shè)備產(chǎn)生危害。因此要使變頻器的諧波電流成分盡可能地降低，使變頻器輸出的電流最大程度地接近正弦波。

第五，變頻器本身要具有一定的保護(hù)措施，如過熱熔斷、功率過載保護(hù)、直流母線過壓以及輸入輸出缺相保護(hù)，以使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，并且可延長(zhǎng)變頻器的使用壽命。

第六，變頻柜上要安裝操作面板，除顯示系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)外，還可對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行就地變頻控制，除此之外，還要具備遠(yuǎn)程控制功能。

第七，變頻器要根據(jù)風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行工況，自動(dòng)調(diào)整開關(guān)頻率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)控制。

4 變頻器在火電廠直接空冷系統(tǒng)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

在直接空冷系統(tǒng)中，要充分發(fā)揮變頻器的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避其在系統(tǒng)運(yùn)行過程中的缺陷，才能使系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行，從而保證電廠的發(fā)電工作正常進(jìn)行。

變頻器在對(duì)風(fēng)機(jī)變頻控制的過程中會(huì)產(chǎn)生諧波，這對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行會(huì)造成一定的干擾，一臺(tái)變頻器所產(chǎn)生的諧波電流較小，還不足以對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成威脅，但是由于在整個(gè)系統(tǒng)中變頻器的數(shù)量眾多，因此每臺(tái)變頻器產(chǎn)生的諧波可相互疊加，疊加后的諧波電流就會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，高頻的諧波電流流過導(dǎo)體時(shí)，會(huì)增加導(dǎo)體對(duì)諧波電流的電阻，根據(jù)焦耳定律，導(dǎo)體本身就會(huì)產(chǎn)生大量的熱，從而導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，增加各種設(shè)備的附加損耗，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)燒毀設(shè)備。除此之外，諧波電流還會(huì)增加軸流風(fēng)機(jī)的電機(jī)的力矩和損耗，使風(fēng)機(jī)的工作效率大大降低。

為降低諧波產(chǎn)生的危害，在實(shí)際工作中可采取安裝濾波裝置的方式將諧波濾除，消除其對(duì)系統(tǒng)的干擾，從而穩(wěn)定系統(tǒng)的電流和電壓，可采用的濾波器有有源濾波器以及無源濾波器等，除了采用濾波器外，還可以采用安裝12脈波變頻器、采用電抗器、增加變頻器本身供電電源的內(nèi)阻抗等措施。

結(jié)語(yǔ)

在大型火力發(fā)電廠中應(yīng)用帶變頻器的直接空冷系統(tǒng)可以降低設(shè)備磨損、有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，并且可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，操作靈活度較高，還節(jié)約了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，因此其應(yīng)用前景極為廣闊。在當(dāng)前提倡節(jié)能降耗和綠色生產(chǎn)的號(hào)召下，使用變頻器對(duì)直接空冷系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，不但會(huì)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還具有十分重大的社會(huì)效益。

[1]樊焱.變頻器在發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2007.

[2]吳君達(dá).變頻器在大型電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].變頻器世界，2012.

TN77 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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