火電廠高壓電機變頻改造

張靈碩

摘 要：文章首先分析了高壓電機變頻與節能方面的相關知識，并深入地探討了變頻改造后的主要優勢，并以此為基礎制定了3個火電廠高壓電機變頻改造的具體技術方案，同時選擇最優的技術方案，并實行了所選擇的技術方案，給火電廠帶來了良好的經濟效益，同時也取得了理想的節能效果，為我國的各類火電廠的高壓電機變頻改造工作提供有益的理論支持。

關鍵詞：火電廠；高壓電機；變頻改造

中圖分類號：TM62 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0051-02

1 變頻與節能的原理概述

1.1 變頻原理

一般情況下，高壓變頻器所采用的串聯方式普遍都是功率單元串聯疊加的方式，而絕緣柵雙極型晶體管則是其主電路開關的重要組成部分，其每一相都是由若干個單元串聯而成的，無論是某一個功率單元輸出的電壓波形，還是串聯后所輸出的相電壓波形，它們均可以獲得幾十個電壓等級，并且這些電壓等級各不相同。當電壓等級增多時，各個等級電壓就會隨之減少，那么就會減少輸出電壓的諧波數量，同時也削弱了電機絕緣機所帶來的破壞。因此，如果能夠真正有效的增加電壓等級的數量，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，同時也保證了電網整體的清潔性。可見，變頻器所采用的串聯疊加的方式是不會產生諧波干擾的，大大的降低了研究者分析諧波和共振等工作的工作量，同時也降低了一部分裝置的安裝成本。

1.2 節能原理

在對汽機凝結水泵電機采用變頻改造技術后，其輸出量是可以滿足實際的工藝要求的，并且也節省了很多電能，借助于以下的計算公式我們可以推算出實際的節省比例，由于汽機凝結水泵機的流量與自身的轉動速度是成正比例關系的，即Q2/Q1=N2/N1，而其電機軸功率與自身的轉動速度的立方值也是成正比例關系的，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動頻率和轉動速度是成正比例關系，即N2/N1=F2/F1。在以上公式中，Q為流量，N為轉速，P為軸功率，F為頻率，當頻率下降20%時，因為Q2=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，軸功率占原料的51.2%，也就是說節能效果為48.8%。在設備的實際運行過程中，實際的節能數據與理想狀態的節電率肯定是有一定偏差的，但也取得了明顯的節能效果，對高壓電機進行變頻改造是非常有必要的。

2 高壓電機變頻改造后的顯著優勢

2.1 大大的提升了系統運行的安全性和可靠性

無論是多大規模或是何種類型的工程，其一個核心的內容必然是工程的安全性，因此，對于高壓電機運行的安全性也應引起我們的足夠重視，我們也應重點做好對高壓變頻器的安全分析工作。借助于軟啟動技術，那么平時由于工頻啟動而帶來的強大電流和沖擊轉矩就被有效的阻止了，同時也有效的提升了電動機的使用年限，有效的保護了電網，保證機組運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體系，當變頻器出現過流、過熱、過壓或是電路出現短路和欠壓等問題時，高壓變頻器都可以自動的檢測到這些問題，并依據檢測的具體結果進行實時的報警和保護，確保了設備運行的安全穩定性。

2.2 高壓變頻器的優勢

在直接啟動交流高壓電機時，其往往都會瞬間產生強大的轉矩沖擊力和電流，那么轉子籠型繞組和阻尼繞組在此過程中就會承受很大的熱應力和機械應力，可能會嚴重的破壞籠條；還可能出現定子繞組絕緣破損的現象，甚至會擊穿定子絕緣繞組；啟動時所產生的強大電流還能會導致鐵芯松弛，并出現機電發熱的問題。此時如果采用了高壓變頻器，那么就不會產生強大的沖擊力，對電網的沖擊非常弱，提升了電動機的服務時間，大大的提升了整個機組運行的安全性和穩定性。現階段，我國電廠的自動化水平不斷提升，這對輔助設備的控制性能也提出了更高的要求，那么我們就更應采用高壓變頻器來改進風機和水泵的速度，對其流量進行科學的調節，真正的降低對電能的消耗。

3 高壓電機變頻改造的具體技術方案

在這里我們總結了多年的工作經驗并查閱了大量的理論資料，我們主要提出了以下三個高壓電機變頻改造的技術方案：

3.1 方案一和方案二

方案一中的鍋爐引風機和鍋爐送風機都采用一拖一的拖動方式，并且帶有自動旁路，而汽機凝結水泵則是采用一拖二的拖動方式，同時也帶有自動旁路；方案二中的鍋爐引風機同樣采用一拖一的拖動方式并帶有自動旁路，而鍋爐送風機和汽機凝結水泵則是采用一拖二的拖動方式，帶有自動旁路，兩種方案的具體結構如圖1：

3.2 方案三

鍋爐引風機仍然采用一拖一的拖動方式，不帶自動旁路，而鍋爐送風機和汽機凝結水泵也采用一拖一的拖動方式，同時帶有自動旁路，具體結構如圖2、圖3：

高壓變頻器是只能同時為一臺電機供電的，舉例來說，當圖中電機1處于工作狀態，那么KM2、KM3與KM1都應是相互鎖住的，這樣就能夠有效避免出現人為的操作錯誤；而當電機2處于工作狀態時，那么KM5、KM6與KM4也應是相互鎖住的，同時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。這三套設備采用的均為變頻一拖一的拖動方式，并且無自動旁路，雖然是沒有增加任何的高壓電器控制設備，可其安全性能很差，不建議采用。

3.3 方案的確定

在鍋爐內部的運轉過程中，其引風機和送風機必須是同時運行的，那么為了更好的保證其運行的安全可靠性，建議采用圖1中的一拖一的拖動方式并且帶有旁路，這樣即使變頻器的工作過程出現了問題，系統也能自動切換到工頻狀態，而汽機凝結水泵幾乎都是一用一備的，因此建議采用一拖二的拖動方式并且也帶有自動旁路。

4 結束語

在對火電廠高壓電機實行變頻改造技術方案后，火電廠的實際用電情況得到了很好的改善，取得了十分理想的節能效果，保證了設備整體運行的可靠性和安全性，因各種意外而導致的設備停止運行的現象鮮有發生了，大大的降低了火電廠的生產成本和設備的維護費用。另外，其也很好的解決了軸承的磨損和噪音問題，延長了電機等設備的使用壽命，建立了良好的工作環境。火電廠的相關工作者應認識到高壓電機變頻改造的重要性和必要性，將上述技術方案科學的應用到實際工作中，切實的提升火電廠的經濟效益。

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