變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的應用

（北京朗潤源泉科技有限公司，北京 100086）

變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的應用

劉 斌

（北京朗潤源泉科技有限公司，北京 100086）

本文介紹了變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的應用情況，并指出在實際應用中需要注意的問題。

變頻器；直接空冷系統；火力發電廠

我國西北地區的煤炭儲量較為豐富，同時這類地區一般都是貧水地區，因此傳統的循環水為介質的冷卻系統不能滿足要求，當前火電廠發電汽輪機組的功率越來越大，數量越來越多，因此必須采取無水的冷卻方式，以使機組維持安全穩定的運行狀態。直接空冷系統是以空氣為冷卻介質，使空氣與汽輪機產生的蒸汽進行熱交換，從而達到冷凝的效果，目前這項技術已經趨于成熟，一方面在大功率機組中的可操作性強，冷卻效果好，另一方面節約水資源。在直接空冷系統中，蒸汽冷凝是在帶有散熱裝置的凝汽器內進行，冷凝空氣的供應是通過機械通風的方式來完成，送風系統由若干采用變頻控制的軸流風機組成，而采用變頻器對系統的軸流風機進行實時的調整和控制可以促進整個風機系統的運行穩定性，延長電機的壽命，是火力發電廠是否能夠正常運轉的關鍵。

1 變頻器在直接空冷系統中應用的優越性

在直接空冷系統中，根據系統的需要，要對軸流風機組的進風量進行必要的調節，傳統的調節方法是通過調整風門和擋板的方式，如系統對風量需求大，則在凝汽器進風處的風門、擋板采用全開形式，而如果系統對風量需求小，則使擋板與風口呈一定角度，從而減小進風量。這樣傳統的方法的弊端在于：無論系統對風量的需求是大是小，風機本身都是處于全速運轉狀態，一方面控制靈活性較差，另一方面浪費了能源，并且加快了風機損耗，縮短了風機的使用壽命。而如果對風機機組采用變頻器來控制，就能根據具體的工況要求來靈活調整，如系統對風量要求大，可以通過變頻器調整風機滿載運行，而當系統對風量要求小時，可以調整變頻器，使風機組以小功率運行，甚至怠速運行，因此可以節約能源，降低生產成本；當再次需要大風量時，可以通過變頻器實現風機的軟啟動，降低風機由于啟動造成的磨損，有利于延長風機的壽命。

2 直接空冷系統變頻風機系統的組成

在火力發電廠中，直接空冷系統的核心部分是空冷凝汽器，一個直接空冷系統內有若干安裝有散熱器的凝汽器組成，每臺凝汽器均至少配置一臺軸流風機。采用變頻器的風機系統由軸流風機、變頻控制柜、分布式控制系統（DCS）主機等構成，在工程實踐中，可根據系統蒸汽負荷和環境溫度、環境風等的變化情況，通過控制系統主機控制變頻控制柜的工況參數，從而控制軸流風機的轉速以及啟動、停止，使汽輪機的排汽壓力保持恒定。

3 在直接空冷系統中變頻器控制要點

變頻器安裝在變頻柜中，其控制方式可分為手動控制和自動控制，可根據實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，可通過手動的方式修改變頻器的參數，從而控制風機電機的運轉速度，并將運行的狀態顯示在屏幕上，除此之外，變頻柜還可顯示系統的故障信息，以利于操作員及時采取有效措施解除故障。在直接空冷系統中，變頻器的控制要點如下：

第一，無論是采用恒轉矩還是變轉矩類變頻器，由于軸流風機轉動慣量大，必須滿足軸流風機的重載啟動與運行要求，過載力矩要求高于一般風機的應用水平。

第二，為滿足軸流風機的電機的運轉速度要求，變頻器本身的頻率輸出范圍必須足夠寬。

第三，由于電網的供電有可能會出現意外情況，如電壓瞬時跌落或在一段時間內維持在低電壓狀態，可能導致電機運行不穩或停機等情況，因此變頻器要具有較寬的電壓波動范圍，以使得即使電網電壓出現一定程度的跌落系統仍然可維持穩定的輸出，從而保證軸流風機的啟動和正常運行。

第四，由于系統內變頻器的數量眾多，因此在運行中可能對電網產生諧波干擾，從而對電氣設備產生危害。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措施，如過熱熔斷、功率過載保護、直流母線過壓以及輸入輸出缺相保護，以使系統安全穩定地運行，并且可延長變頻器的使用壽命。

第六，變頻柜上要安裝操作面板，除顯示系統風機的運行實時狀態外，還可對風機進行就地變頻控制，除此之外，還要具備遠程控制功能。

第七，變頻器要根據風機電機的運行工況，自動調整開關頻率，以實現對電機的動態控制。

4 變頻器在火電廠直接空冷系統中應用的注意事項

在直接空冷系統中，要充分發揮變頻器的優勢，規避其在系統運行過程中的缺陷，才能使系統長期、穩定的運行，從而保證電廠的發電工作正常進行。

變頻器在對風機變頻控制的過程中會產生諧波，這對電氣設備的運行會造成一定的干擾，一臺變頻器所產生的諧波電流較小，還不足以對電網系統構成威脅，但是由于在整個系統中變頻器的數量眾多，因此每臺變頻器產生的諧波可相互疊加，疊加后的諧波電流就會對系統產生較大的影響，高頻的諧波電流流過導體時，會增加導體對諧波電流的電阻，根據焦耳定律，導體本身就會產生大量的熱，從而導致設備發熱，增加各種設備的附加損耗，影響設備的正常運行，嚴重的還會燒毀設備。除此之外，諧波電流還會增加軸流風機的電機的力矩和損耗，使風機的工作效率大大降低。

為降低諧波產生的危害，在實際工作中可采取安裝濾波裝置的方式將諧波濾除，消除其對系統的干擾，從而穩定系統的電流和電壓，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阻抗等措施。

結語

在大型火力發電廠中應用帶變頻器的直接空冷系統可以降低設備磨損、有效延長設備的使用壽命，并且可根據系統的實際需要調節風機的運轉速度，操作靈活度較高，還節約了系統的運行成本，因此其應用前景極為廣闊。在當前提倡節能降耗和綠色生產的號召下，使用變頻器對直接空冷系統的風機進行動態調節，不但會產生可觀的經濟效益，還具有十分重大的社會效益。

[1]樊焱.變頻器在發電廠直接空冷系統中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2007.

[2]吳君達.變頻器在大型電廠直接空冷系統中的應用[J].變頻器世界，2012.

TN77 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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