高壓變頻器在火電廠的應(yīng)用研究

宋宜沛，于龍飛（.華電國際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 700；.華電電力科學研究院，杭州 30000）

高壓變頻器在火電廠的應(yīng)用研究

宋宜沛1，于龍飛2
（1.華電國際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100；2.華電電力科學研究院，杭州 310000）

為推動節(jié)約型社會的快速發(fā)展，火電廠作為社會能耗大戶有著巨大的節(jié)能潛力，而高壓變頻器的發(fā)展和應(yīng)用可促進火電廠節(jié)能效益和社會效益的改善和提高，因而備受青睞。對此，本文就高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用作了重點研究，希望對火電廠健康發(fā)展有所啟示。

高壓變頻器；火電廠；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.137

高壓變頻器的推廣使用已然成為當下優(yōu)化工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)約電能的一種重要手段，特別是其與火電廠系統(tǒng)設(shè)備的有效融合，更是促進了火電廠整體效益的提升。因此在節(jié)能環(huán)保呼聲越來越高的新形勢下，深入研究和創(chuàng)新高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用方法和途徑勢在必行。

1　在火電廠中應(yīng)用高壓變頻器的意義

1.1基本原理

高壓變頻器其實是一種電能控制裝置，即經(jīng)串聯(lián)連接多臺單相三電平逆變器進行通斷，以實現(xiàn)原有工頻電源頻率的變換。具體而言，高壓變頻器是建立在電機學基礎(chǔ)之上的，即電機轉(zhuǎn)速滿足n=［（1-s）60f］/p=n0-（1-s）的關(guān)系式，其中s、p、f分別表示滑差、電機極對數(shù)和電機運行頻率，而且可以看出，n0=60f/p與電機的運行頻率成正比，調(diào)節(jié)f即可改變電機轉(zhuǎn)速，同時s與負載有關(guān)，且隨著負載的增大而增加，故在負載增加的情況下，電機運行的實際轉(zhuǎn)速會有所下降［1］。

1.2現(xiàn)實意義

就當下而言，高壓變頻器已在電力能源、石油化工、礦業(yè)生產(chǎn)、冶金鋼鐵等行業(yè)中的水泵、風機、壓縮機等設(shè)備中得到了良好的運用，且在改進工藝流程、改善產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)設(shè)備節(jié)能降耗等方面發(fā)揮了顯著作用。之所以在火電廠中強調(diào)高壓變頻器的應(yīng)用也是基于這一主要優(yōu)勢，畢竟風機、水泵等設(shè)備的定速運行在機組負荷變化的情況下會造成使用效率的降低和大量能量的損耗。分析風機和泵類的轉(zhuǎn)速n、壓力H、流量Q、軸功率P等之間的關(guān)系可知，即Q1/Q2=n1/n2，H1/ H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3，在采用高壓變頻器后，若減小風機和泵類設(shè)備的流量，電機轉(zhuǎn)速會隨之降低，能耗則以轉(zhuǎn)速三次方的比率下降，可見實現(xiàn)了顯著節(jié)能。而對于恒轉(zhuǎn)矩負荷和波動功率負荷，即使應(yīng)用變頻器也難以發(fā)揮節(jié)能效果，因此目前高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在風機與泵類設(shè)備中。

2　高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用研究

由于高壓變頻器具有電源輸入質(zhì)量高好，調(diào)速精度高、范圍大、穩(wěn)定性好，既可以在低轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)平滑而良好的起步加速，也可以保證電機的高效率、低噪聲運行，加之具備自我診斷與保護功能，所以在火電廠水泵、吸風機、送風機、射水泵、凝結(jié)水泵、鍋爐風機等設(shè)備中應(yīng)用較多。

2.1案例信息

為更為直觀的了解高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用情況，在此結(jié)合某實際案例加以分析。已知該火電廠中的兩臺火力發(fā)電機組為125MW，正常工作狀態(tài)下為80%的滿負荷，滿負荷和調(diào)峰運行狀態(tài)下的機組吸風機入口擋板開度分別為60%和40%，可見其工作效率之低和能量損失之多，同時控制風量期間的阻力損耗還增加了電能消耗，顯然不利于機組的高效、經(jīng)濟運行，故為適應(yīng)市場發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能降耗，在吸風機中運用高壓變頻器勢在必行。

2.2技術(shù)改造

為使高壓變頻器更好的適應(yīng)和服務(wù)于吸風機，以達到優(yōu)化工藝和節(jié)能降損的目的，主要作了以下技術(shù)改造：首先基于對電纜屏蔽作用和三相對稱性的考慮，適當增大了其截面，將敷設(shè)長度控制在100m以內(nèi)，并更換了截面載流量裕度小于2的電力電纜，同時為防止信號干擾，還將信號電纜、控制電纜與電源電纜分時作了敷設(shè)［2］。其次根據(jù)實際情況和合理計算優(yōu)化了設(shè)備通風與散熱方案，配備了備用空調(diào)、通風門窗以及專門風道，用于改善高壓變頻器的運行環(huán)境。再者為進一步保障高壓變頻器能夠安全、可靠的運行，選擇了具有自動跳閘的欠壓脫扣線圈的斷路器，以免因其拒絕做動作而損壞變頻器。最后則是規(guī)范安裝了HARSVEST-A06/130型號的高壓變頻器，并經(jīng)電氣試驗驗證其實用性和有效性。

2.3效果分析

通過對比分析該火電廠吸風機應(yīng)用高壓變頻器前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，較之擋板調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)的綜合輸入功率大大減少，其中輸入測功率因數(shù)由0.7提升至0.97及以上，據(jù)估計，每年由節(jié)約電量所帶來的直接效益便可達到80萬元，且在機組正常運行狀態(tài)下其整體效率可達到94-96%，足以見得，運行效率也得到了顯著改善，完全達到了技術(shù)要求。同時電氣試驗結(jié)果證明，該高壓變頻器的輸出電壓不對稱度合格，電流波形與輸出電壓基本無畸變，電壓總諧波畸變率為1.14%低于限值規(guī)定4%，變頻調(diào)速相對平滑，不會對電動機和電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，電機振動幅度和溫升也相對降低等［3］。說明其可行有效，安全可靠，值得推廣。

3　結(jié)束語

高壓變頻器在火電廠中的廣泛應(yīng)用，既是高壓變頻器發(fā)展的大勢所趨，也是火電廠生存的現(xiàn)實需要，而且實踐證明，其在保障火電廠系統(tǒng)設(shè)備的正常而穩(wěn)定運行的同時，起到了顯著的節(jié)能降損作用。故當務(wù)之急便是繼續(xù)加大研究力度，使其更好的服務(wù)于火電廠的發(fā)展與節(jié)約型社會的構(gòu)建。

［1］趙東輝，郭變清.淺析高壓變頻器在火電廠的應(yīng)用［J］.電工研究，2015（06）：65-66.

［2］孫晉志，張馨文.淺議高壓變頻器在火電廠中的運行與維護［J］.產(chǎn)品與應(yīng)用，2014（09）：98-99.

［3］姜茹，張云峰.火電廠高壓變頻器選擇與應(yīng)用［J］.建筑電氣，2013（12）：52-53.