火電廠高壓電機(jī)變頻改造

張靈碩

摘 要：文章首先分析了高壓電機(jī)變頻與節(jié)能方面的相關(guān)知識(shí)，并深入地探討了變頻改造后的主要優(yōu)勢(shì)，并以此為基礎(chǔ)制定了3個(gè)火電廠高壓電機(jī)變頻改造的具體技術(shù)方案，同時(shí)選擇最優(yōu)的技術(shù)方案，并實(shí)行了所選擇的技術(shù)方案，給火電廠帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也取得了理想的節(jié)能效果，為我國的各類火電廠的高壓電機(jī)變頻改造工作提供有益的理論支持。

關(guān)鍵詞：火電廠；高壓電機(jī)；變頻改造

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）22-0051-02

1 變頻與節(jié)能的原理概述

1.1 變頻原理

一般情況下，高壓變頻器所采用的串聯(lián)方式普遍都是功率單元串聯(lián)疊加的方式，而絕緣柵雙極型晶體管則是其主電路開關(guān)的重要組成部分，其每一相都是由若干個(gè)單元串聯(lián)而成的，無論是某一個(gè)功率單元輸出的電壓波形，還是串聯(lián)后所輸出的相電壓波形，它們均可以獲得幾十個(gè)電壓等級(jí)，并且這些電壓等級(jí)各不相同。當(dāng)電壓等級(jí)增多時(shí)，各個(gè)等級(jí)電壓就會(huì)隨之減少，那么就會(huì)減少輸出電壓的諧波數(shù)量，同時(shí)也削弱了電機(jī)絕緣機(jī)所帶來的破壞。因此，如果能夠真正有效的增加電壓等級(jí)的數(shù)量，那么就能大大的提升變頻器的輸出能力，輸出的波形幾乎等同于正弦波，同時(shí)也保證了電網(wǎng)整體的清潔性。可見，變頻器所采用的串聯(lián)疊加的方式是不會(huì)產(chǎn)生諧波干擾的，大大的降低了研究者分析諧波和共振等工作的工作量，同時(shí)也降低了一部分裝置的安裝成本。

1.2 節(jié)能原理

在對(duì)汽機(jī)凝結(jié)水泵電機(jī)采用變頻改造技術(shù)后，其輸出量是可以滿足實(shí)際的工藝要求的，并且也節(jié)省了很多電能，借助于以下的計(jì)算公式我們可以推算出實(shí)際的節(jié)省比例，由于汽機(jī)凝結(jié)水泵機(jī)的流量與自身的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是成正比例關(guān)系的，即Q2/Q1=N2/N1，而其電機(jī)軸功率與自身的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的立方值也是成正比例關(guān)系的，即P2/P1=（N2/N1）3，通過研究變頻器的工作原理我們可知變頻器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)動(dòng)速度是成正比例關(guān)系，即N2/N1=F2/F1。在以上公式中，Q為流量，N為轉(zhuǎn)速，P為軸功率，F(xiàn)為頻率，當(dāng)頻率下降20%時(shí)，因?yàn)镼2=N2/N1×Q1，那么Q2=Q1×80%。P2=（N2/N1）2×P1，也就是P2=（80%）3×P1=P1×51.2%。通過上述的討論我們可知，頻率下降20%時(shí)，軸功率占原料的51.2%，也就是說節(jié)能效果為48.8%。在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程中，實(shí)際的節(jié)能數(shù)據(jù)與理想狀態(tài)的節(jié)電率肯定是有一定偏差的，但也取得了明顯的節(jié)能效果，對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。

2 高壓電機(jī)變頻改造后的顯著優(yōu)勢(shì)

2.1 大大的提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性

無論是多大規(guī)模或是何種類型的工程，其一個(gè)核心的內(nèi)容必然是工程的安全性，因此，對(duì)于高壓電機(jī)運(yùn)行的安全性也應(yīng)引起我們的足夠重視，我們也應(yīng)重點(diǎn)做好對(duì)高壓變頻器的安全分析工作。借助于軟啟動(dòng)技術(shù)，那么平時(shí)由于工頻啟動(dòng)而帶來的強(qiáng)大電流和沖擊轉(zhuǎn)矩就被有效的阻止了，同時(shí)也有效的提升了電動(dòng)機(jī)的使用年限，有效的保護(hù)了電網(wǎng)，保證機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。高壓變頻器自身就具備一套完善的保護(hù)體系，當(dāng)變頻器出現(xiàn)過流、過熱、過壓或是電路出現(xiàn)短路和欠壓等問題時(shí)，高壓變頻器都可以自動(dòng)的檢測(cè)到這些問題，并依據(jù)檢測(cè)的具體結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)的報(bào)警和保護(hù)，確保了設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

2.2 高壓變頻器的優(yōu)勢(shì)

在直接啟動(dòng)交流高壓電機(jī)時(shí)，其往往都會(huì)瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩沖擊力和電流，那么轉(zhuǎn)子籠型繞組和阻尼繞組在此過程中就會(huì)承受很大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，可能會(huì)嚴(yán)重的破壞籠條；還可能出現(xiàn)定子繞組絕緣破損的現(xiàn)象，甚至?xí)舸┒ㄗ咏^緣繞組；啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流還能會(huì)導(dǎo)致鐵芯松弛，并出現(xiàn)機(jī)電發(fā)熱的問題。此時(shí)如果采用了高壓變頻器，那么就不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，對(duì)電網(wǎng)的沖擊非常弱，提升了電動(dòng)機(jī)的服務(wù)時(shí)間，大大的提升了整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，我國電廠的自動(dòng)化水平不斷提升，這對(duì)輔助設(shè)備的控制性能也提出了更高的要求，那么我們就更應(yīng)采用高壓變頻器來改進(jìn)風(fēng)機(jī)和水泵的速度，對(duì)其流量進(jìn)行科學(xué)的調(diào)節(jié)，真正的降低對(duì)電能的消耗。

3 高壓電機(jī)變頻改造的具體技術(shù)方案

在這里我們總結(jié)了多年的工作經(jīng)驗(yàn)并查閱了大量的理論資料，我們主要提出了以下三個(gè)高壓電機(jī)變頻改造的技術(shù)方案：

3.1 方案一和方案二

方案一中的鍋爐引風(fēng)機(jī)和鍋爐送風(fēng)機(jī)都采用一拖一的拖動(dòng)方式，并且?guī)в凶詣?dòng)旁路，而汽機(jī)凝結(jié)水泵則是采用一拖二的拖動(dòng)方式，同時(shí)也帶有自動(dòng)旁路；方案二中的鍋爐引風(fēng)機(jī)同樣采用一拖一的拖動(dòng)方式并帶有自動(dòng)旁路，而鍋爐送風(fēng)機(jī)和汽機(jī)凝結(jié)水泵則是采用一拖二的拖動(dòng)方式，帶有自動(dòng)旁路，兩種方案的具體結(jié)構(gòu)如圖1：

3.2 方案三

鍋爐引風(fēng)機(jī)仍然采用一拖一的拖動(dòng)方式，不帶自動(dòng)旁路，而鍋爐送風(fēng)機(jī)和汽機(jī)凝結(jié)水泵也采用一拖一的拖動(dòng)方式，同時(shí)帶有自動(dòng)旁路，具體結(jié)構(gòu)如圖2、圖3：

高壓變頻器是只能同時(shí)為一臺(tái)電機(jī)供電的，舉例來說，當(dāng)圖中電機(jī)1處于工作狀態(tài)，那么KM2、KM3與KM1都應(yīng)是相互鎖住的，這樣就能夠有效避免出現(xiàn)人為的操作錯(cuò)誤；而當(dāng)電機(jī)2處于工作狀態(tài)時(shí)，那么KM5、KM6與KM4也應(yīng)是相互鎖住的，同時(shí)KM2與KM5之間以及KM3與KM6之間都是有電氣互鎖的，避免了操作失誤的出現(xiàn)。這三套設(shè)備采用的均為變頻一拖一的拖動(dòng)方式，并且無自動(dòng)旁路，雖然是沒有增加任何的高壓電器控制設(shè)備，可其安全性能很差，不建議采用。

3.3 方案的確定

在鍋爐內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)必須是同時(shí)運(yùn)行的，那么為了更好的保證其運(yùn)行的安全可靠性，建議采用圖1中的一拖一的拖動(dòng)方式并且?guī)в信月罚@樣即使變頻器的工作過程出現(xiàn)了問題，系統(tǒng)也能自動(dòng)切換到工頻狀態(tài)，而汽機(jī)凝結(jié)水泵幾乎都是一用一備的，因此建議采用一拖二的拖動(dòng)方式并且也帶有自動(dòng)旁路。

4 結(jié)束語

在對(duì)火電廠高壓電機(jī)實(shí)行變頻改造技術(shù)方案后，火電廠的實(shí)際用電情況得到了很好的改善，取得了十分理想的節(jié)能效果，保證了設(shè)備整體運(yùn)行的可靠性和安全性，因各種意外而導(dǎo)致的設(shè)備停止運(yùn)行的現(xiàn)象鮮有發(fā)生了，大大的降低了火電廠的生產(chǎn)成本和設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。另外，其也很好的解決了軸承的磨損和噪音問題，延長了電機(jī)等設(shè)備的使用壽命，建立了良好的工作環(huán)境。火電廠的相關(guān)工作者應(yīng)認(rèn)識(shí)到高壓電機(jī)變頻改造的重要性和必要性，將上述技術(shù)方案科學(xué)的應(yīng)用到實(shí)際工作中，切實(shí)的提升火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周杰.有關(guān)發(fā)電廠高壓電機(jī)節(jié)能變頻改造的思考[J].科技與企業(yè)，2013.

[2]楊建紅.高壓電機(jī)變頻改造節(jié)能存在的問題與效果[J].硅谷，2014.

[3]雷達(dá).火電廠高壓電機(jī)變頻控制改造[J].華北電力大學(xué)，2013.

[4]崔東輝.淺析發(fā)電廠高壓電機(jī)變頻改造技術(shù)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2012.

[5]張海濤.流化床鍋爐高壓電機(jī)變頻改造效果及問題分析[J].科技致富向?qū)В?011.