火電廠變頻改造節(jié)能效果分析:以火電廠用泵為例

吳君

（黑龍江省電力勘察設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150010）

在我國(guó)，目前電力供應(yīng)仍以火電為主，火電廠在我國(guó)的二次能源結(jié)構(gòu)中約占74%[1]。而在火力發(fā)電廠中，泵的種類繁多，作用重大，主要包括前置泵、一般用冷凝泵、鍋爐給水泵、冷凝泵、灰渣泵、循環(huán)泵、計(jì)量泵、疏水泵、煙氣脫硫裝置用泵等，是火電廠主要的耗電設(shè)備之一[2]。另外，在實(shí)際運(yùn)行中，傳統(tǒng)泵的流量與風(fēng)量，是利用調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)門的開(kāi)度來(lái)完成的，大量電能消耗在節(jié)流損失中。解決上述問(wèn)題最有效途徑之一，就是利用變頻技術(shù)，對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，以到達(dá)節(jié)能減排的目的。

1變頻調(diào)速的工作原理分析[3～4]

異步電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速(簡(jiǎn)稱電機(jī)轉(zhuǎn)速)為

式中，

n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/m i n；

f為電動(dòng)機(jī)定子供電頻率，H z；

P為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)；

S 為轉(zhuǎn)差率，S=(n0-n)／n0；

n0為電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，r/m i n。

從式（1）中我們可以看出，當(dāng)改變電源頻率f時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n也隨之改變。所以改變電源頻率，就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，可得

式中，

U為電源電壓，V；

E為電動(dòng)機(jī)的定子電動(dòng)勢(shì),V；

f為電源頻率，H z；

W為線圈匝數(shù)，匝；

Φ為每極磁通，W b。

從式（2）可知,在U不變的情況下，磁通Φ與頻率f成反比，f升高，Φ會(huì)下降，電機(jī)的輸出力矩將降低，電機(jī)不能充分利用；f降低過(guò)多，Φ會(huì)飽和,對(duì)電機(jī)不利。

所以，為了維持電動(dòng)機(jī)磁通恒定,在調(diào)頻的同時(shí)還要調(diào)壓，使U與f成比例改變。

2 節(jié)能效果分析

下邊舉實(shí)例說(shuō)明改造的技術(shù)效果。

2.1 實(shí)例1節(jié)電對(duì)比

某電廠對(duì)300 M W機(jī)組凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻技術(shù)改造，改造后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 改造前后節(jié)電效果分析

從表1可以看出，改造前在負(fù)荷為180 M W、240 M W 、300 M W 時(shí)，流量分別為 793 t/h、796 t/h、888 t/h；電流分別為 78 A、85 A、97 A；功率分別為706 kW、751 kW、821 kW。

改造后在相同負(fù)荷時(shí)，流量分別為793 m3/h、796 m3/h、888 m3/h ；電流分別為 78 A、85 A、97 A；功率分別為706 kW、751 kW、821 kW。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)，我們能夠計(jì)算出，在80%的額定負(fù)荷時(shí)，凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行比定速運(yùn)行每天節(jié)電10 680 kW·h，1年按運(yùn)行300 d計(jì)算，全年可節(jié)電10 680×300=320.40萬(wàn)kW·h。節(jié)電效果顯著[5]。

2.2 實(shí)例2節(jié)電對(duì)比

某電廠對(duì)沖灰泵進(jìn)行了變頻技術(shù)改造，在改造前的沖灰泵，運(yùn)行電流為361 A，電壓380 V，功率因數(shù)按0.8計(jì)。1d所耗電量（按24h計(jì)算）為4 561.84 kW·h；改造后的沖灰泵運(yùn)行電流為225 A，按照上述同樣方法計(jì)算，1d所耗電量（按24h計(jì)算）為2843.25 kW·h，從計(jì)算可以得出結(jié)論，變頻技術(shù)改造后節(jié)電效果顯著[6]。

2.3 實(shí)例3節(jié)電對(duì)比

某電廠對(duì)該廠凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻技術(shù)改造，改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 改造前后節(jié)電效果分析

從表2可以看出，變頻器投入自動(dòng)后，凝結(jié)水泵的節(jié)能效果非常顯著,尤其在低負(fù)荷時(shí)，其節(jié)能效果巨大，在450 M W時(shí)差不多可以節(jié)省2/3的電量[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

從上文分析可以看出，泵變頻調(diào)速節(jié)能空間巨大，是提高電廠效益、降低經(jīng)營(yíng)成本的一個(gè)重要技改方向。變頻技術(shù)除了節(jié)能作用外，對(duì)降低火電廠居高不下用電率、提高經(jīng)濟(jì)效益有重大意義，同時(shí)還可以在一定程度上減少輔機(jī)設(shè)備損耗，間接優(yōu)化系統(tǒng)。

節(jié)能減排可減少溫室氣體和廢棄物的排放，對(duì)我國(guó)環(huán)保事業(yè)有現(xiàn)實(shí)意義。

采用變頻調(diào)速技術(shù)后，降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，機(jī)械摩擦大大減少，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備的維修費(fèi)，風(fēng)機(jī)的噪聲也得到了降低。

[1]郭仁寧，王海剛.變頻泵和風(fēng)機(jī)的節(jié)能分析[J].煤礦機(jī)械，2007，28(6)：164-166.

[2]牟介剛．我國(guó)電站泵的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J]．通用機(jī)械，2006，(5)：15-17.

[3]楊 濤，顏廷利.變頻調(diào)速在火電廠中的節(jié)能應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2009，(1)：36-37.

[4]顧海棟.變頻調(diào)速技術(shù)在900 MW機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].發(fā)電設(shè)備，2009，(4)：278-283.

[5]李 明，黃丕維，朱光明，等.火電廠泵與風(fēng)機(jī)變頻改造技術(shù)及應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2008，30（8）：55-57

[6]楊小言.變頻器在火電廠的應(yīng)用問(wèn)題與實(shí)踐[J].江西電力，2009，33(3)：6-8.