變頻技術(shù)在電廠節(jié)能改造中的應(yīng)用分析

摘 要：火力發(fā)電廠中，發(fā)電機組的輔機設(shè)備引風(fēng)機、送風(fēng)機等多采用恒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)量擋板運行方式，此種方式存在著諸多問題：機組低負荷運行時，風(fēng)量靠擋板調(diào)節(jié)實現(xiàn)，而電機的功率不變出現(xiàn)設(shè)備效率低、節(jié)流損失大、維護和檢修費用高等。在介紹變頻技術(shù)的原理基礎(chǔ)上，和某電廠采用變頻調(diào)速的實例，闡述變頻技術(shù)在節(jié)能降耗中的顯著成效。

關(guān)鍵詞：變頻器調(diào)速；節(jié)能；改造；引風(fēng)機

引言

變頻技術(shù)在電廠應(yīng)用非常廣泛，隨著發(fā)電負荷的變化，電機的轉(zhuǎn)速需要隨時跟蹤變化，譬如引風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。而電機在工頻下低效率運行，導(dǎo)致大量的能量被浪費，在機組變負荷運行方式下，通過變頻技術(shù)取代常規(guī)的定速驅(qū)動系統(tǒng)，是電廠的風(fēng)機節(jié)能的有效途徑。

1 變頻節(jié)能原理概述

1.1 變頻器調(diào)速工作原理

在很長的時間內(nèi)，電氣設(shè)備所使用的交流電的頻率都是維持在不變的狀態(tài)，變頻技術(shù)的運用就是使頻率能夠隨意改變和運用的技術(shù)?，F(xiàn)如今，變頻技術(shù)中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻調(diào)速技術(shù)。

由式（1）可知，電動機的轉(zhuǎn)速與電源的頻率、轉(zhuǎn)差率、電機的極對數(shù)有關(guān)。一臺特定的電機，磁極對數(shù)p是不變的，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只需改變頻率f即能改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f穩(wěn)定變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。

1.2 變頻技術(shù)的節(jié)能原理

風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比；風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比；軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比；風(fēng)機作變頻時，頻率與轉(zhuǎn)速成正比。為了保證生產(chǎn)的需求，各種機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。電機在低負荷下運行，除達到動力驅(qū)動的要求外，多余力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的損失，在負荷偏高時，可降低電機的轉(zhuǎn)速，使其在恒壓的同時節(jié)省電能，電機的電能將以三次方的速率下降，由此可見調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是風(fēng)機節(jié)能的重要手段。對于水泵改造來說，將變頻技術(shù)應(yīng)用在水泵的節(jié)能改造中，能夠使水泵壓力的浪費顯著降低，避免水泵做無用功，控制水泵電動機的運行壓力在正常范圍內(nèi)，降低壓力能源的損耗，優(yōu)化電機能源配置，減少運作成本。

2 工程應(yīng)用

2.1 變頻改造前情況

某電廠引、送風(fēng)機均采用高效離心風(fēng)機，由于建廠時沒有考慮到節(jié)能降耗的問題，風(fēng)量的調(diào)整靠調(diào)節(jié)風(fēng)量擋板來完成，低負荷時，送、引風(fēng)機的功率不變只能通過調(diào)整擋板位置來改變風(fēng)量，風(fēng)量擋板不能全開，這樣不僅節(jié)流損失大，而且能量損失也很大，并且風(fēng)門擋板漏風(fēng)較嚴重，影響鍋爐熱效率，而且對風(fēng)道磨損嚴重，影響經(jīng)濟效益。

2.2 變頻改造方案

經(jīng)過公司研究決定，將原引送風(fēng)機閥門調(diào)節(jié)的運行方式改為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量運行方式。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，變頻器還加裝了工頻旁路。當變頻器故障、維修、異常時可以快速自動切換至工頻運行，而不影響系統(tǒng)穩(wěn)定。電氣保護回路要求工頻和變頻形成互鎖，即變頻器出現(xiàn)開關(guān)和工頻開關(guān)不能同時閉合。并且在DCS上和就地有工頻、變頻轉(zhuǎn)換操作把手。

2.3 變頻改造后情況

經(jīng)過公司研究決定，將原引送風(fēng)機閥門調(diào)節(jié)的運行方式改為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量運行方式。應(yīng)用變頻調(diào)速后電機的電壓、電流明顯下降、電機輸入功率明顯減少。運行工況點明顯改善，風(fēng)門可以全部打開，完全由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，對生產(chǎn)操作極為方便，并且有利于風(fēng)機的維護保養(yǎng)，延長使用壽命。變頻器直接控制電機，通過調(diào)速來驅(qū)動風(fēng)機工作，從而提高了風(fēng)機的傳動效率。

3 變頻改造后的效益分析

3.1 直接效益

該電廠引風(fēng)機功率為110KW、頻率為50Hz、電壓380V、電流150A。風(fēng)機調(diào)速后頻率43.9Hz時能滿足生產(chǎn)需求。

可見，該電機變頻改造后，變頻控制器條件能夠有效取代傳統(tǒng)能耗較為嚴重的擋風(fēng)板式調(diào)節(jié)，降低風(fēng)機的電流沖擊，減少機械設(shè)備的震動頻率，降低設(shè)備故障產(chǎn)生的幾率，減少設(shè)備的維修量，實現(xiàn)風(fēng)量、風(fēng)壓的自動調(diào)節(jié)，達到節(jié)能的作用。電機電流下降明顯。

3.2 間接效益

在應(yīng)用變頻調(diào)速后，該改造項目除了電量外在設(shè)備保養(yǎng)上和維護上也起到了一定的作用。

（1）電機實現(xiàn)了軟啟動，電機啟動電流小，避免了啟動電流對系統(tǒng)的影響，造成系統(tǒng)電壓瞬間降低，其他設(shè)備低電壓保護動作。

（2）低負荷運行時，風(fēng)量擋板可以全開，降低了節(jié)流損失，減輕了風(fēng)道的振動和磨損。

（3）風(fēng)機低速運行時，減小了風(fēng)機葉輪的磨損，減少了風(fēng)機振動和軸承的磨損。

（4）變頻器具有過電壓、欠電壓、過電流等可靠的保護，使系統(tǒng)運行可靠性提高。

4 結(jié)束語

變頻技術(shù)的使用提高了電機使用質(zhì)量，降低了能耗，節(jié)約了能源，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用就是要對這些設(shè)備進行改造，從而達到節(jié)約能源的作用。當變頻技術(shù)在全國大力推廣之際，文章以某電廠引風(fēng)機變頻改造為契機，闡述風(fēng)機變頻改造后，尤其是在低負荷時所取得的經(jīng)濟效益，并通過變頻改造前后的運行工況的對比，驗證變頻技術(shù)在節(jié)能方面的顯著功效。