淺析變頻技術在電廠節能中的應用

宋科

【摘要】電廠既是電能的生產單位，同時也是一個巨大的耗能單位。近年來針對電廠的節能呼聲此起彼伏，其中最具代表的非變頻節能改造莫屬。為此，本文以某電廠為例，通過對變頻技術深入剖析和總結的基礎之上，結合具體實例，分析了該電廠風機變頻技能改造的效果，對工程實際具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】變頻技術；節能改造；風機

國家的發展離不開電力，而電力中的60%多由燃煤電廠生產，電廠作為電力的生產企業，它同時也是最大的耗電單位。整個電廠各個設備的運行都離不開電力的支持。其中風機耗電就具有很強的代表性。

1、變頻技術簡介

1.1 變頻調速原理

變頻調速的原理公式為n=60f（1-S）/p，其中f表示電源頻率，S表示電動機的轉差率，p是電動機極對數。在p和S確定的情況下，電動機的轉速和電源的頻率成正比，通過調節電源的頻率可以改變轉速n，實現變頻調速。電廠鍋爐的

風機類負載由送風機以及排粉風機等構成。而載傳統調節下，風機的風量主要通過調節擋板的開度來實現，造成電能的巨大浪費。采用變頻調速時，由流體力學理論可知，風機的流量與它的轉速成正比，公式為，Q表示流量，n表示轉速。而功率和轉速的三次方成正比，即，Q0表示額定工況下的流量，no表示額定轉速，P0表示額定功率。

通過以上2個公式可知，電動機能耗以轉速的三次方的速率隨轉速的減少而減少，因而變頻調速技術有良好的節能效果。

1.2 變頻技術特點分析

電廠設備中變頻調速技術是一種基于電力電子的自動化技術，變頻調速器設備就是利用計算機、單片機等相關的核心處理器從而對電廠電氣設備的工作情況進行相應的調整，如，變頻調速器可以在電機的外圍對電廠的電機外圍電壓進行控制，最終輸送到電機內部的電壓正好滿足當前電機的轉速訴求。最終起到了比直流電機以及交流電機調速等調節轉速方式更好的控制效果。根據變頻調速器可以在多種電廠設備中進行應用，通過對電機等設備的外面進行電力調控最終起到了控制電壓從而控制電機等設備的速率問題。目前該技術已經廣泛的應用到了電廠的生產中，如，風機、水泵等設備均屬于高消耗的電氣，此類電氣在電廠生產過程中消耗可以占據了整個電廠電力消耗的1/2以上。因此，將變頻調節器配備到電廠風機以及水泵等設備上來可以及其有效的進行節能，降低整個電廠一年的電力消耗。

2、變頻器在風機中的應用

電廠中使用的風機產生的流量與所需轉速之間是正比關系，與它所消耗的功率成三次方關系。采用變頻器對風機的狀態進行改造可以實現風機的節能，將風機的流量下降20%就可以降低風機運轉的50%的能耗損失。鍋爐的送風機變頻電控柜和送風機以及含氧量變送器的電動機組成一個爐膛煙氣含氧量閉環的控制系統，可以實現對送風機的風量的自動調節，將爐膛的煙氣含氧量處于最佳穩定值，這樣在提高鍋爐熱效率的同時又可以阻止鍋爐爐膛送進過多冷空氣，從而促進燃煤的充分燃燒。

鍋爐的吹風機變頻電控柜操作簡便，便于靈活和直觀控制，由于鍋爐吹風機的頻率可以實現手動以及自動調整，因此可以降低開關設備使用的故障率，降低設備的維護成本。變頻器的吹風機中的應用還有利于噪聲的降低以及停車和啟動時的打滑和尖嘯聲的改善。

3、案例分析

3.1 問題的提出

某電廠目前運行兩臺2×200MW機組，1#機組風機、2#機組風機都是通過液力耦合器調節，因為液力耦合器存在著較大的能量損耗，為降低能耗以及提高電廠自動化水平，計劃通過合同能源管理方式對風機進行變頻改造。

3.2 變頻節能改造

首先，在充分調研的基礎上，決定將液力耦合調速器拆除，電機前移的方式進行變頻改造。其次，設置自動旁路系統，以保證系統安全、穩定、高效地云狀。最后，將變頻器頂端的散熱裝置去除，直接將變頻器產生的熱風排入風機中。

3.3 節能效果分析

改造前2臺風機運行時，風門擋板開度變化范圍在35%～45%之間，存在很大的節流損失，電動機負載率低，效率低，改造后風門擋板在全開位置，電動機的效率明顯提高。1號鍋爐2臺一次風機變頻改造前后節電效果比較見表1。從表1可以看出機組在低負荷階段，節電效果較為明顯。從運行情況看，單臺機組廠用電率可下降0.7%左右。

3.4 變頻調速其他附加好處

（1）提高網側功率因數

原電機直接由工頻驅動時，滿載時功率因數為0.8-0.9，實際運行功率因數遠低于額定值。采用高壓變頻調速系統后，電源側的功率因數可提高到0.95以上大大的減少無功功率的吸收，進一步節約上游設備的運行費用。

（2）軟啟軟停功能

采用高壓變頻改造后，電機實現軟啟軟停，啟動電流不超過電機額定電流的1.2倍，對電網無任何沖擊，電機使用壽命延長。在整個運行范圍內，電機可保證運行平穩，損耗減小，溫升正常，無任何附加的異常振動和噪音。

（3）增強電機的保護功能

與原來舊系統相比較，變頻器具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升等多項保護功能，更完善地保護了電機。

參考文獻：

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[2]楊曉芳.關于某電廠鍋爐過熱器保護的探討[J].鍋爐制造，2009（3）：142-144.