變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的有效運用

朱明皓

（內蒙古國華呼倫貝爾發電有限公司內蒙古呼倫貝爾市　021025）

變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的有效運用

朱明皓

（內蒙古國華呼倫貝爾發電有限公司內蒙古呼倫貝爾市021025）

本文在介紹火力發電廠直接空冷系統的基礎上，探討變頻器在其中應用的優勢、要點以及注意事項，以實現優化直接空冷系統作用的目標。

變頻器；火力發電廠；直接空冷系統；運用

我國電能絕大部分屬于火電，火力發電廠數量十分多，在當前火力發電廠中，汽輪機組功率越來越多，循環水為介質的冷卻系統已經無法滿足其需求，直接空冷系統應用越來越加廣泛，具有占地面積小、投資少、煤耗低等優點。傳統的直接空冷系統調整方式難以使其處于最優狀態，應用變頻器來優化直接空冷系統運行，有著重要現實意義。

1　火力發電廠直接空冷系統概述

空冷技術是通過采取翅片管式空冷散熱器，利用環境中空氣來對汽輪機排氣進行冷凝的一種技術，以空冷技術為核心的冷卻系統就是空冷系統，主要有直接空冷系統和間接空冷系統兩種。

直接空冷系統主要包括凝結水裝置、真空疏水裝置、排氣/抽氣裝置以及空冷凝器等，由于其建筑規模較為龐大，高度一般在30～40m左右，又被稱為空冷島。直接空冷系統的工作原理是：在軸流冷卻風機驅動下，空氣從翅片管束外側流過進入到汽輪排氣管內，然后空氣會與飽和蒸汽間發生換熱，飽和蒸汽溫度降低后凝結成飽和水，完成冷卻過程[1]。

2　變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的應用分析

2.1優勢

在傳統直接空冷系統中，軸流冷卻風機進風量的調節是通過調整風門、擋板來實現的，根據系統的需求，來使擋板與風口間呈相應的角度，控制進風量大小。在此種調節方式中，存在的問題是：無論風量進入的多少，冷卻風機始終是全速運轉的，其控制靈活性不足，且會造成能源浪費、加劇風機損耗。

在直接冷空系統中應用變頻器，可以根據系統的實際需求，來靈活調整冷卻風機運行狀態，比如在風量需求大時，可以通過變頻器調整使風機滿載運行；風量需求小時，調整變頻器來降低風機功率。如此以來，就可以解決傳統控制方式中的能源浪費、運行成本高的問題；同時，由于變頻器對風機的調整是一種軟啟動，可以降減少風機啟動過程出現的磨損，延長風機使用壽命。

2.2應用要點

在直接空冷系統中應用變頻器，是通過對主機的控制來實現變頻控制柜工況參數的調整，從而完成軸流冷卻風機啟動、停止以及轉速的控制，保持汽輪機排氣壓力的穩定。在變頻器應用過程中，其要點有以下幾方面：

（1）在變頻器選擇上，無論是變轉矩或恒轉矩類變頻器，其控制能力都需要達到軸流冷卻風機啟動、運行調整的要求，過載力矩需要高于一般風機，確保變頻器可以控制風機運行狀態；同時，要提高變頻器的頻率輸出范圍，達到軸流風機電機運行轉速的范圍。

（2）在變頻器電壓要擴寬其電壓波動范圍，保證在電網電壓低落之后，系統輸出依然保持穩定，確保軸流風機啟動和運行的正常，預防電網電壓瞬時跌落、低壓運行出現的電機停機或運行失穩等問題。

（3）在變頻器電流方面，需要盡量使其輸出電流與正弦波相接近，降低變頻器產生的諧波電流，以防大量變頻器使用過程中干擾電網，危害電氣設備運行的安全。一般來說，變頻其輸出電流失真要在3%以內，輸出波形不會造成電動機諧振，轉矩脈動在0.1%以內[2]。

（4）在變頻器保護方面，需要設有相應的保護裝置，比如功率過載保護、過熱熔斷保護、輸入輸出缺相保護以及母線過壓保護等，有效保障系統運行的穩定與安全，減少變頻器損耗，延長其使用壽命。

（5）在電動機保護方面，變頻器需要為電動機提供過載、過流、過壓、過熱和欠壓、接地等保護，同時，連接電動機PTC熱敏元件，進行連鎖保護，避免電動機在不安全狀態下運行，保障風機電機的安全，提高直接冷空系統效率。

（6）在控制方式方面，為提高風機類變轉矩負載應用水平，變頻器的控制方式要具有多樣性，符合V/F平方曲線特性，在需要快速重啟時，可以進行飛車啟動，減少啟動周期；在負載較輕時，通過磁通優化控制，對勵磁電流進行自動調節，降低功率消耗，提高系統效率。

（7）在控制性能方面，根據電機運行狀態，變頻器可以自動調整開關頻率，按照電動機噪聲、溫升變化的要求，變頻器能夠持續動態調整，適應電動機狀態；同時，變頻器還應當能夠主動排風，在-15～50℃范圍內，變頻器運行不會發生降容問題。

2.3注意事項

在變頻器應用過程中，即使對其輸出電流加以限制，降低每臺變頻器的諧波電流，但在多臺變頻器的的相互疊加作用下，依然會產生較大的諧波電流，造成導體電阻增大，導致設備發熱，增加設備附加損耗，同時也會影響軸流風機工作效率。對此，為降低諧波危害，可以在系統中安裝濾波裝置，濾除諧波，來消除變頻器諧波電流對系統的干擾，保證系統電流、電壓的穩定。

3　結語

綜上所述，在火力發電廠直接空冷系統中應用變頻器，可以提高空冷系統工作效率、減少能源浪費，起到節能、減低成本等作用，對火力發電廠綜合效益的提升有重要作用。因此，了解變頻器在直接空冷系統中應用的要點，提高變頻器應用水平，是現代火力發電廠需要重視的工作。

[1]劉斌.變頻器在火力發電廠直接空冷系統中的應用[J].中國新技術新產品，2014，02：147.

[2]郭亮亮.變頻裝置在電廠直接空冷系統中的應用[J].科技情報開發與經濟，2009，12：226～228.

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2015-11-15