發(fā)電廠高壓電機(jī)的節(jié)能變頻改造

吳曉東　趙俊文　陳磊

摘要：穩(wěn)定性是電力供應(yīng)的基本前提，高質(zhì)量是電力供應(yīng)的必然要求，在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)高度發(fā)達(dá)的今天，電力供應(yīng)的水平越來(lái)越高，人們對(duì)于電力供應(yīng)也提出了更高的要求。作為現(xiàn)代電力企業(yè)工作人員，必須清晰地了解發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)本身的意義、面臨的不足以及其原理所在，只有這樣，才能在實(shí)際運(yùn)行時(shí)找到更好的提升途徑，帶來(lái)更多的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益?；诖吮疚姆治隽税l(fā)電廠高壓電機(jī)的節(jié)能變頻改造。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;高壓電機(jī);節(jié)能變頻改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TM921文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)

交流高壓電機(jī)時(shí)在直接啟動(dòng)的過(guò)程中，瞬間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力與過(guò)大的電流，這些會(huì)作用于轉(zhuǎn)子籠型繞組與阻尼繞組，因此在電機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程中存在熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的作用，這種情況會(huì)對(duì)籠條產(chǎn)生影響;定子繞組的絕緣會(huì)發(fā)生破損，情況嚴(yán)重時(shí)定子絕緣繞組會(huì)被擊穿;在電要啟動(dòng)時(shí)由于存在過(guò)高的電流還會(huì)引發(fā)鐵芯松弛，電機(jī)伴有發(fā)熱現(xiàn)象。如果電機(jī)安裝了高壓變頻器，在啟動(dòng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生沖擊力的作用，對(duì)于電網(wǎng)也不會(huì)產(chǎn)生沖擊，所以對(duì)于電動(dòng)機(jī)可以起到保護(hù)作用于，整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性得以提升。

發(fā)電廠高壓電機(jī)實(shí)施節(jié)能變頻改造具有多方面的技術(shù)意義。所以在改造方案中要特別注重高壓電機(jī)運(yùn)行中的安全可靠。在設(shè)計(jì)改造方案時(shí)要分析高壓變頻器的工作狀態(tài)。變頻改造通常使用軟啟動(dòng)技術(shù)，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)可以消除工頻啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和沖擊轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的影響，同時(shí)可以有效保護(hù)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)的故障率可以降低。間接作用可以保護(hù)電網(wǎng)。在高壓變頻器的設(shè)計(jì)中，具有較為自身完善的配套保護(hù)裝置，如果變頻器有過(guò)電流、過(guò)電壓以及過(guò)熱等不正常情況出現(xiàn)時(shí)，或是電路存在短路和欠壓等故障時(shí)，高壓變頻器可以對(duì)這些問(wèn)題實(shí)施自動(dòng)檢測(cè)，并可以結(jié)合檢測(cè)的結(jié)果發(fā)出報(bào)警并采取保護(hù)動(dòng)作，因而設(shè)備的安全性可以保證。

2、發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造原理

高壓電機(jī)節(jié)能變頻控制器主要是利用電力半導(dǎo)體的通與斷將工頻電源變換為另一種頻率的電能控制裝置。它的中間環(huán)節(jié)主要包括整流、濾波、二次整流、制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)微處理單元組成。由于電機(jī)的極數(shù)非連續(xù)，一般是2的倍數(shù)，通過(guò)對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)，將很難達(dá)到控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是電源頻率卻是在電機(jī)之外進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)之后對(duì)電機(jī)進(jìn)行能源供應(yīng)，將會(huì)與轉(zhuǎn)速形成正比關(guān)系，通過(guò)這種方法，可以讓電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到自由控制的目的。所以電機(jī)調(diào)整設(shè)備將會(huì)首選變頻技術(shù)與裝置。

如果電壓不變，僅改變電源的頻率，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒壞的問(wèn)題。所以在改變電源頻率時(shí)，要對(duì)電壓進(jìn)行同時(shí)改動(dòng)。在電機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，變頻控制器的輸出電流與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩都要小于工頻電源驅(qū)動(dòng)時(shí)的電機(jī)時(shí)的數(shù)值。工頻輸入電源中，起動(dòng)與加速?zèng)_擊電流都比較大，會(huì)達(dá)到額定值的7倍左右。在使用變頻時(shí)，所進(jìn)行的沖擊會(huì)小一些，僅為額定值的1.3倍左右，這大大降低了能耗，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用時(shí)間。

電機(jī)轉(zhuǎn)速快時(shí)，風(fēng)機(jī)與泵類(lèi)的輸出流量就會(huì)越大，輸出壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比，所消耗的功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)流量減低十分之一時(shí)，電機(jī)的功耗則可以降低三分之一，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就改變了風(fēng)機(jī)與泵類(lèi)的流量，通過(guò)此種調(diào)節(jié)，可以將閥門(mén)或擋板開(kāi)度調(diào)節(jié)到最大值，減少管道阻力，降低中間環(huán)節(jié)的能量消耗，提高能源利用率。

3、高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)存在的問(wèn)題

高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)始于二十世紀(jì)九十年代，國(guó)內(nèi)的電力企業(yè)為了解決實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題，開(kāi)始大面積使用高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)，以保證電力供應(yīng)的質(zhì)量和效率。然而，從實(shí)際應(yīng)用的情況來(lái)看，該項(xiàng)技術(shù)存在的問(wèn)題也較為突出。以風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)為例，作為重要的電力系統(tǒng)輔助設(shè)備，風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)都是通過(guò)擋板和閥門(mén)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，而擋板和閥門(mén)要維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，本身的能源消耗就比較大。此外，擋板和閥門(mén)并不耐用，在使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)損壞，這就大大地增加了設(shè)備修理和更換所帶來(lái)的成本開(kāi)銷(xiāo)，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此外，從實(shí)際的節(jié)能效果來(lái)看，高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)對(duì)于降低高壓電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的故障率所起到的作用依然十分有限，出現(xiàn)故障的情況也沒(méi)有得到根本性的好轉(zhuǎn)。在通過(guò)變頻解決了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度問(wèn)題的同時(shí)，卻又因?yàn)轱L(fēng)機(jī)和泵類(lèi)等其他方面的問(wèn)題而影響到了電機(jī)的使用壽命，這些都對(duì)高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)的效果造成了不良的影響。因此，高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)仍需在實(shí)踐中不斷完善。

4、發(fā)電廠高壓電機(jī)的節(jié)能變頻改造

4.1應(yīng)用優(yōu)越性

應(yīng)用優(yōu)越性是電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)應(yīng)用的重中之重。在應(yīng)用優(yōu)越性的分析過(guò)程中，電力系統(tǒng)工作人員應(yīng)當(dāng)注重通過(guò)高壓電機(jī)變頻改造技術(shù)的應(yīng)用來(lái)確保其具有優(yōu)秀的軟啟動(dòng)功能。除此之外，在應(yīng)用優(yōu)越性的分析過(guò)程中由于高壓變頻器不需要功率補(bǔ)償并且其自身的輸入功率因素在95%以這種作用將會(huì)提高電網(wǎng)的功率因素，因此這意味著能夠有效的減少其不做功時(shí)的損失，最終能夠在此基礎(chǔ)上促進(jìn)發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)應(yīng)用可靠性和精確性的日益提升。

4.2科學(xué)節(jié)約消耗

對(duì)本項(xiàng)技術(shù)改造而言，其主要的一個(gè)內(nèi)容就是要科學(xué)地節(jié)約消耗，從這一層面來(lái)提升發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。以下分析了變頻器節(jié)能改造：變頻器提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)有8個(gè)： 1）變頻器待機(jī)狀態(tài)指示：表示變頻器己待命，具備啟動(dòng)條件。 2）變頻器運(yùn)行狀態(tài)指示：表示變頻器正在運(yùn)行。 3）變頻器控制狀態(tài)指示：開(kāi)關(guān)閉合表示變頻器為遠(yuǎn)程控制：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)表示變頻器為本地控制。 4）變頻器輕故障指示：表示變頻器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 5）變頻器重故障指示：表示變頻器發(fā)生重故障，立即關(guān)斷輸出切斷高壓。 6）電機(jī)在工頻旁路：表示電動(dòng)機(jī)處于工頻旁路狀態(tài)。7）高壓開(kāi)關(guān)允許合閘信號(hào)。8）高壓開(kāi)關(guān)分閘信號(hào)。

變頻器提供的模擬量信號(hào)有2個(gè)：1）變頻器輸出轉(zhuǎn)速（實(shí)際是頻率換算過(guò)來(lái)的信號(hào)）。2）變頻器電機(jī)電流。DCS給變頻器提供的模擬量信號(hào)有1個(gè)：變頻器轉(zhuǎn)速給定值。DCS給變頻器提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)有2個(gè)：1）啟動(dòng)指令：3秒脈沖閉合時(shí)有效，變頻器開(kāi)始運(yùn)行。2）停機(jī)指令：3秒脈沖閉合時(shí)有效，變頻器正常停機(jī)。

4.3額定值保障

事實(shí)上，從理論與實(shí)踐中可以明顯發(fā)現(xiàn)，額定值保障屬于此類(lèi)技術(shù)改造運(yùn)用的基本前提與基礎(chǔ)。如果沒(méi)有額定值保障，一切將無(wú)從談起。電力系統(tǒng)運(yùn)行操作人員在進(jìn)行額定值保障過(guò)程中必須要明白：一旦保持了電壓的整體穩(wěn)定，而只把電源頻率改變的話(huà)，就會(huì)有電機(jī)燒毀的可能性，而且會(huì)比平時(shí)更大，這就要求操作人員在改變電源頻率的同時(shí)必須要同步改變電壓。而且，在實(shí)際的額定值保障過(guò)程中，如果想開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，就有必要保證來(lái)自變頻控制設(shè)備的最大轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩以及電流等參數(shù)均要比工頻電源驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的電機(jī)參數(shù)低，而且同樣要保證工頻輸入電源內(nèi)的啟動(dòng)、加速?zèng)_擊電流等數(shù)值要相對(duì)較大，通常要求必須6倍于額定值。之所以如此要求，是因?yàn)檫@樣可以顯著提升發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用水平。

總之，電力企業(yè)要在電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗，首先要做的就是對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，使其運(yùn)轉(zhuǎn)的效率得以提高，使用壽命得以延長(zhǎng)。因此，高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，對(duì)于電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益而言，具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]孫盛，王彥豐.發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造分析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2009（22）：96-97.

[2]劉巖.發(fā)電廠高壓電機(jī)進(jìn)行變頻改造的探討[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2005（06）：102-103.