變頻技術在電廠節能改造中的應用分析

摘 要：火力發電廠中，發電機組的輔機設備引風機、送風機等多采用恒轉速調節風量擋板運行方式，此種方式存在著諸多問題：機組低負荷運行時，風量靠擋板調節實現，而電機的功率不變出現設備效率低、節流損失大、維護和檢修費用高等。在介紹變頻技術的原理基礎上，和某電廠采用變頻調速的實例，闡述變頻技術在節能降耗中的顯著成效。

關鍵詞：變頻器調速；節能；改造；引風機

引言

變頻技術在電廠應用非常廣泛，隨著發電負荷的變化，電機的轉速需要隨時跟蹤變化，譬如引風機的轉速。而電機在工頻下低效率運行，導致大量的能量被浪費，在機組變負荷運行方式下，通過變頻技術取代常規的定速驅動系統，是電廠的風機節能的有效途徑。

1 變頻節能原理概述

1.1 變頻器調速工作原理

在很長的時間內，電氣設備所使用的交流電的頻率都是維持在不變的狀態，變頻技術的運用就是使頻率能夠隨意改變和運用的技術?，F如今，變頻技術中最活躍以及最快發展的就是變頻調速技術。

由式（1）可知，電動機的轉速與電源的頻率、轉差率、電機的極對數有關。一臺特定的電機，磁極對數p是不變的，轉速n與頻率f成正比，只需改變頻率f即能改變電動機的轉速，當頻率f穩定變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

1.2 變頻技術的節能原理

風量與轉速成正比；風壓與轉速的平方成正比；軸功率與轉速的三次方成正比；風機作變頻時，頻率與轉速成正比。為了保證生產的需求，各種機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。電機在低負荷下運行，除達到動力驅動的要求外，多余力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的損失，在負荷偏高時，可降低電機的轉速，使其在恒壓的同時節省電能，電機的電能將以三次方的速率下降，由此可見調節轉速是風機節能的重要手段。對于水泵改造來說，將變頻技術應用在水泵的節能改造中，能夠使水泵壓力的浪費顯著降低，避免水泵做無用功，控制水泵電動機的運行壓力在正常范圍內，降低壓力能源的損耗，優化電機能源配置，減少運作成本。

2 工程應用

2.1 變頻改造前情況

某電廠引、送風機均采用高效離心風機，由于建廠時沒有考慮到節能降耗的問題，風量的調整靠調節風量擋板來完成，低負荷時，送、引風機的功率不變只能通過調整擋板位置來改變風量，風量擋板不能全開，這樣不僅節流損失大，而且能量損失也很大，并且風門擋板漏風較嚴重，影響鍋爐熱效率，而且對風道磨損嚴重，影響經濟效益。

2.2 變頻改造方案

經過公司研究決定，將原引送風機閥門調節的運行方式改為變頻調速調節風量運行方式。為了系統的穩定性，變頻器還加裝了工頻旁路。當變頻器故障、維修、異常時可以快速自動切換至工頻運行，而不影響系統穩定。電氣保護回路要求工頻和變頻形成互鎖，即變頻器出現開關和工頻開關不能同時閉合。并且在DCS上和就地有工頻、變頻轉換操作把手。

2.3 變頻改造后情況

經過公司研究決定，將原引送風機閥門調節的運行方式改為變頻調速調節風量運行方式。應用變頻調速后電機的電壓、電流明顯下降、電機輸入功率明顯減少。運行工況點明顯改善，風門可以全部打開，完全由轉速調節風量，對生產操作極為方便，并且有利于風機的維護保養，延長使用壽命。變頻器直接控制電機，通過調速來驅動風機工作，從而提高了風機的傳動效率。

3 變頻改造后的效益分析

3.1 直接效益

該電廠引風機功率為110KW、頻率為50Hz、電壓380V、電流150A。風機調速后頻率43.9Hz時能滿足生產需求。

可見，該電機變頻改造后，變頻控制器條件能夠有效取代傳統能耗較為嚴重的擋風板式調節，降低風機的電流沖擊，減少機械設備的震動頻率，降低設備故障產生的幾率，減少設備的維修量，實現風量、風壓的自動調節，達到節能的作用。電機電流下降明顯。

3.2 間接效益

在應用變頻調速后，該改造項目除了電量外在設備保養上和維護上也起到了一定的作用。

（1）電機實現了軟啟動，電機啟動電流小，避免了啟動電流對系統的影響，造成系統電壓瞬間降低，其他設備低電壓保護動作。

（2）低負荷運行時，風量擋板可以全開，降低了節流損失，減輕了風道的振動和磨損。

（3）風機低速運行時，減小了風機葉輪的磨損，減少了風機振動和軸承的磨損。

（4）變頻器具有過電壓、欠電壓、過電流等可靠的保護，使系統運行可靠性提高。

4 結束語

變頻技術的使用提高了電機使用質量，降低了能耗，節約了能源，變頻調速技術的應用就是要對這些設備進行改造，從而達到節約能源的作用。當變頻技術在全國大力推廣之際，文章以某電廠引風機變頻改造為契機，闡述風機變頻改造后，尤其是在低負荷時所取得的經濟效益，并通過變頻改造前后的運行工況的對比，驗證變頻技術在節能方面的顯著功效。