淺談高壓交流變頻調速技術在火力發電廠的應用

吳曉明

國網內蒙古東部電力有限公司通遼供電公司

淺談高壓交流變頻調速技術在火力發電廠的應用

吳曉明

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根據變頻調速的方法、節能的原理來對高壓變頻進行調速，而對于同液力耦合器的調速，往往采用的是比較經濟的方法，本文結合實踐，從風機、水泵的節能燈情況來闡述變頻調速在技術方面的問題，以及如何在各電廠得到廣泛的應用。

變頻；調速；液力耦合器；節能

1 高壓交流變頻調速

在20世紀90年代，高壓交流變頻調速性能比其它任何一種調速方式都好。其特點是：能夠降壓調速，通過變極來調速，通過滑差來調速，以及通過內反饋串級調速和液力耦合來調速。在節能效益方面具有高精度、寬范圍的保護功能，能夠實現自動的通信功能，而在運行方面具有安全、可靠等優點。在安裝使用、維修維護等方面，也是具有極大的便利條件的。

1.1 變頻調速的方法及節能原理

對于風機、水泵類設備，結合流體力學的定律：即其屬于平方轉矩負載的類別，對于轉速、流量、壓力、軸功率等存在的式子為：

Q1／Q2一1／2(1)

Hl／H2一(1／2)(2)

Pl／P2一(1／2)(3)

在這三個式中，對于Q、P是指風機或水泵在7"／轉速時的數值，即對應的流量、壓力(或揚程)、軸功率；而Q、H、P是指風機(或水泵)在轉速特別相似的工況下，所具有的流量、壓力(或揚程)和軸功率。從這三個公式中可以知道，對于風機的流量以及水泵的流量來說，與轉速的數值是正比的關系的數值，而壓力的數值與其轉速的平方成正比的關系值，對于其軸功率，也與其轉速的立方的數是正比例數值。從公式(3)可得出，在一定的運行條件下，我們通過改變電機的運行速度而改變需要的數值，而在節電效果方面卻與其轉速的降落數值成立方的比例，這在節電效果方面是很突出。

2 對高壓變頻調速系統與液力耦力器的比較、分析

2.1 在液力耦合器方面存在的不足

對于火力發電廠來看，往往是利用液力耦合器來對風機所進行調速得，但是液力耦合器具有一定的在技術方面的缺陷，在電廠中，未有一個較好的辦法來滿足在安全生產等方面的標準。從下面幾個方面分析：

(1)對于液力耦合器調速的設計

這是一種耗能型的設備，通過調速的方法，來減少耗能。一旦調速變得過大時，往往會出現機械嚴重損耗的結果，甚至在損耗能量的前提下，導致效率變得更低，節能效果也不佳。

(2)對于液力耦合器，是以液體作為中介的，其隨著液體的動量矩的改變而改變傳遞的能量，在工作時，通過利用一個導管的設備，來調整在工作腔中所需要的充液量的量，而往往改變的是在傳遞過程中的量，即改變扭矩和轉速的數值。因此，我們需要經常進行維護、檢修，尤其是工作腔及供油系統的修建。

(3)在液力耦合器出現故障時，一旦沒有辦法去很好的解決，我們可以通過其它的方式去改變，但是往往也沒辦法來帶動風機很好的去工作，這時，停電是必須的，才能進行檢修。

(4)對于液力耦合器，由低速轉為高速運行時，往往延遲性較突出，而這時的電流往往很大，會引起跳閘等事故出現，而對于系統的安全穩定性來說，也受到一定的影響。

(5)在電機開啟時，往往存在較大的沖擊電流，這也是影響電網的穩定性能。重復利用液力耦合器，將會造成電廠降耗節能、生產成本的降低、以及降低生產的效率，最終使得企業競爭力得不到增加[1]。

2.2 高壓變頻器的優點

與傳統的相比，液力耦合器在高壓變頻器方面的好處為：

（1）在采用先進的、拓撲的結構下，再輸入變壓器的技術下，即副邊多級、繞組移相的整流技術，最終使得輸出側的電流諧波出現的是：大大減少了波動，而對于其功率因數來說，也是提高了，通過對電網的諧波污染的解決，使得那些不受濾波或功率因數，也得到另外的增加。

（2）在電動機方面，實現了“軟啟動、軟停運”的效果，而變頻器，阻礙了電機無諧波的發生，峰值所用的時間，從而避免了沖擊電網產生的負載，避免操作中損傷電機的絕緣部分，延長了電動機、風機、水泵等使用的年限。

(3)變頻器的保護功能

變頻器的保護功能處于較好的狀態，與原來的繼電保護相比而言，其保護功能具有多、靈敏的特點，即在瞬間，就能過電流，這為的是保護電動機。[2]。

(4)在調速工段內，通過把模擬、開關等信號都輸入到DCS系統，這就形成了封閉的控制，實現了相關輔機、聯鎖的功能。

(5)對于調節變頻來說，往往在擋板、閥門的全開狀態下執行的，這樣是為了減少擋板、閥門的流量，即減少損失，使得調速變得均勻了，調峰得到滿足了，電能也節約了，節電效果是比較好的。

2.3 高壓變頻調速同液力耦合器調速的經濟比較

從檢測高壓變頻裝置的節能方面來看，有以下幾點區別：

(1)變頻器拖動風機時，其狀態是有兩種：在高速狀態為：80，而在低速狀態為：20%。

(2)從節能率來看，F一(P一P)／P一(508．56—375．52)／508．56—26．17，可以看出：當變頻變化后，風機的運行效率是提高的。

3 風機風量的控制

在火電廠中，耗電大的用戶屬于送風機和引風機兩個用戶，其占了廠用的電量的30%，是機組發電量的2到4倍。所以，針對風機的調風方式有很多種，必須對此進行有效的選擇，要從安全的角度和經濟的角度去考慮，這是很有必要的。尤其是在風量方面很重要，往往利用擋板來調節。在風道中，對于擋板的安裝，可分為：“出口、入口”等，而在控制擋板時，一旦把擋板關小，就會增多了風的阻力，所以，在寬范圍內，是不能調節風量的[3]。

總而言之，通過變頻技術對電廠輔機的節能改造，這是各個電廠必須執行的。在高壓、大功率的變頻器性能下，使得它的可靠性變高，節能效果明顯。對于電廠輔機，采用的是變頻調速，這就提高了機組的穩定，改善了電機的啟動性，延長了電機的生命，真正實現了變頻的調速，這是一個很好的節能的課題。

[1]邵長晶.ABB變頻器在新型水煤漿氣化高壓煤漿泵變頻傳動中的應用[J].電機與控制應用.2011(05)

[2]寧華.利用高壓變頻器對600MW機組進行節能改造[J].中國設備工程.2010(02)

[3]李樹明,李長慶,宋光增,馮愛民,許國輝,劉剛,張亮.國產高壓變頻器在電廠輔機節能改造中的應用[J].變頻器世界.2010(01)