變頻調速技術在火電廠風機中的應用

摘 要:風機在火電廠能耗中占有很大的比例，本文對目前風機運行的工況及存在的問題進行分析，對變頻調速風機技術的原理和優勢進行了分析總結，并通過火電廠風機改造的實例做了對比性實驗，證明變頻調控可以獲得良好的運行性能和經濟效益，同時對改造中需要注意的問題進行了總結。

關鍵詞:火電廠 風機 變頻調速

中圖分類號:TM7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0093-01

隨著我國日益緊迫的節能減排政策的實施和發電企業商業化，降低火電廠廠用電率成為節能減排和降低發電成本的一個重要環節。在火力發電廠的各類設備中，風機、水泵類設備占了絕大部分，也是最主要的耗電設備，其耗電量約占廠用電的65%～70%。本文通過對目前風機耗電存在的問題進行了分析，對變頻調控技術的原理進行研究，并分析了其經濟效益。

1 風機目前存在的問題

目前風機的調節多采用傳統的調節方式，即在風機恒速的條件下，通過改變擋板的開導進行調節。這種調節方式存在以下幾點問題:

(1)多數設備長期處于低負荷運行狀態，設備容量不能充分利用，效率低下;

(2)采用改變擋板開度調節風量，擋板功耗大，造成能源浪費;同時經常變動擋板容易損壞設備，造成維修量和維修費用增加;

(3)在啟動時對電機的沖擊大，降低了電動機的使用壽命;

2 變頻調速的原理及優勢

異步電動機軸轉速的表達式可以表示為:n=(1-s)×60×f/p。式中:n—電動機轉速，r/min;f—電動機定子供電頻率，Hz;p—電動機極對數;s—轉差率。從中可以看出轉速與電源頻率成正比關系，通過改變電源的輸入頻率可以調節風機的轉動速度。

變頻調速的優點具有:

(1)變頻調速可以節約原來損耗在擋板截流過程中的大量能力，大大提高了經濟效益。從目前的技術調價看，變頻調速在節能方面的性價比相對來說還是比較好的;

(2)采用變頻調速后，課實現軟啟動，電機的無功功率通過變頻器直流環節的濾波電容進行了瞬時補償，其輸入功率因數可以達到0.95以上，對電網和機械負載的沖擊都不存在了，大大延長了風機的使用壽命;

(3)采用變頻調速后，控制器輸出的信號直接通過變頻器調節電機轉速，平穩地調節風量，形成閉環控制，進行自動調節。同時還具有線性度好，響應快，精度高等特點。

3 變頻調速的應用

與傳統的電磁滑差離合器調速、液力耦合調速和液力離合器調速相比，變頻調速電源的運用可以大量的節省投入成本。如某火電廠于2007年10月對風機進行了變頻調速改造，現以160kW的風機為例進行效能分析。變頻器為SIMOVERTMV系列6kW/600kVA/12脈沖變頻器，改造前后風機的節能比較如表1所示:

從表1中，我們可以看出:(1)與擋板調節相比，采用變頻調速風機轉速可以減少耗電量，節約電能;(2)通過對風機在不同負荷比下的節電效率的對比可以發現，主機負荷比越小，節電效果越明顯，即風機主機功率越小，變頻調速的優勢越明顯。

4 變頻調速器的安裝注意點

(1)變頻器輸入諧波對電力系統的影響。如果變頻器輸入電流的諧波過大，就會對火電廠的電力系統產生一定的危害，如繼電保護裝置誤動作就會導致大面積的停電;增大電機、變壓器的損耗，嚴重時甚至會燒壞，因此應盡量采用多脈沖整流。

(2)變頻器輸出波形對電機的影響。變頻器輸出質量不好的波形，會嚴重影響電機的使用壽命，如輸出的諧波會導致電機發熱或轉矩脈動;輸出dv/dt，共模電壓會影響電機的絕緣，因此應多采用多電平或加裝輸出濾波器進行改善波形的質量。

(3)要能夠承受一定的電壓波動。火電廠的電壓并不是固定的，而是經常會出現一些低于正常值的波動，如在大電機啟動、廠用電源切換、故障恢復等過程中電壓經常會低于正常值。所以，變頻器要能夠承受電壓波動，避免出現頻繁關斷的情況。

實踐證明，在火電廠中采用變頻調速技術控制風機轉速是可行的，且具有良好的運行性能和經濟效益。隨著電力技術和計算機控制技術的提高，變頻調速技術必將得到更加廣泛的應用。

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