發(fā)電廠變頻節(jié)能研究

荊昌

摘要在電力事業(yè)不斷發(fā)展中，人們對(duì)電力的需求越來越高。我國(guó)電力生產(chǎn)中對(duì)資源的浪費(fèi)比較嚴(yán)重，為了響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召，需要從電力生產(chǎn)入手，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用，減少資源的浪費(fèi)。變頻技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用可以滿足電力生產(chǎn)節(jié)能的需求，同時(shí)還可以對(duì)環(huán)境起到很好的保護(hù)作用。本文就變頻技術(shù)的基本狀況進(jìn)行分析，進(jìn)而探討變頻技術(shù)在電廠節(jié)能中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞發(fā)電廠；變頻節(jié)能；發(fā)動(dòng)機(jī)

變頻技術(shù)于20世紀(jì)80年代引進(jìn)我國(guó)，在節(jié)能應(yīng)用和速度控制方面發(fā)揮著重要的作用。通常情況下，發(fā)電廠的大功率異步電動(dòng)機(jī)是按照滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的容量來設(shè)計(jì)和選擇的。但是，在發(fā)電機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，會(huì)降低輔機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作效率，從而導(dǎo)致大量能源被消耗，降低了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。此外，電廠內(nèi)的電機(jī)啟動(dòng)次數(shù)比較頻繁時(shí)，對(duì)廠內(nèi)系統(tǒng)的沖擊力會(huì)增大。變頻技術(shù)具有功率因數(shù)高、調(diào)速性能好、可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)等多種優(yōu)勢(shì)特征，這些特點(diǎn)使其成為發(fā)電廠的輔助電動(dòng)機(jī)的理想調(diào)速方案，可以實(shí)現(xiàn)大功率異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速運(yùn)行。

1變頻技術(shù)的節(jié)能效果分析

變頻技術(shù)是一種相對(duì)成熟的節(jié)能技術(shù)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，主要通過定轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的泵和風(fēng)機(jī)輸送物料，這種方式導(dǎo)致電機(jī)的損失較大，往往會(huì)達(dá)到40%～50%的損失。造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)損失的主要原因在于泵和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行問題，很大部分在于電動(dòng)機(jī)自身效率需要改進(jìn)。電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)大多都是按照額定負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但是在真正投入運(yùn)行之后，只有少部分時(shí)間在額定負(fù)荷工況運(yùn)行，而大部分卻低于額定負(fù)荷。如果系統(tǒng)負(fù)荷減少時(shí)，需要通過關(guān)閉閥門的方式減少系統(tǒng)阻力，使系統(tǒng)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)能量平衡。這樣會(huì)造成嚴(yán)重的能量消耗。隨著變頻技術(shù)的出現(xiàn)，可以有效避免這一能源消耗現(xiàn)象。在系統(tǒng)負(fù)荷小于額定值時(shí)，采用變頻控制的方法可以降低電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，使工頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l運(yùn)行，系統(tǒng)的閥門就會(huì)處于完全開放狀態(tài)，從而減少因閥門關(guān)小而造成的能量損失，使整個(gè)系統(tǒng)的工作效率大大提升。

2發(fā)現(xiàn)廠節(jié)能改造中變頻節(jié)能的實(shí)現(xiàn)

2.1在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中對(duì)電能的節(jié)約

在火力發(fā)電廠當(dāng)中，使用的發(fā)電機(jī)大多都是交流同步發(fā)電機(jī)或者是異步發(fā)電機(jī)，這兩種機(jī)器的啟動(dòng)往往是通過降壓?jiǎn)?dòng)或者是直接啟動(dòng)的方式來完成啟動(dòng)的，在發(fā)電機(jī)使用中會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓降低，同時(shí)對(duì)其他的電器設(shè)備使用造成一定的影響，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致電機(jī)主軸出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。變頻節(jié)能在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中一定程度上減少發(fā)電機(jī)的損失，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)的受力狀況判斷和分析，從而起到限制電力的作用，有利于增強(qiáng)發(fā)電機(jī)的使用壽命。此外，使用變頻調(diào)速技術(shù)，大大降低了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中造成的電流沖擊問題，有效避免了啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)設(shè)備的沖擊力度，最終降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)費(fèi)用，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行起到基礎(chǔ)保障。

2.2在燃燒系統(tǒng)運(yùn)行中減少了煤炭的浪費(fèi)

變頻節(jié)能在發(fā)電場(chǎng)中的使用，一定程度上改進(jìn)了電力系統(tǒng)的工藝，提高了精度的控制。發(fā)電廠中的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在使用變頻技術(shù)之后，不僅拓寬了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用范圍，同時(shí)也提升了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的控制力，最終增強(qiáng)了能源的使用效率。變頻節(jié)能特征在燃燒系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)更為突出。由于變頻技術(shù)的控制穩(wěn)定性特征，可以對(duì)火力發(fā)電中入爐的燃煤量進(jìn)行有效的控制，該技術(shù)對(duì)爐子的內(nèi)部壓力感受相對(duì)敏感，通過持續(xù)穩(wěn)定的控制爐子內(nèi)部壓力，有利于保證煤炭燃燒的效率。不僅如此，燃燒控制系統(tǒng)的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，操作步驟的實(shí)施比較容易，有效降低了煤炭污染物的排放量，提升了發(fā)電廠節(jié)能增效的效果。變頻技術(shù)作為電力行業(yè)的重要發(fā)展技術(shù)，將節(jié)能減排作為電力行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，為人與自然的和諧發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。

2.3變頻調(diào)速的節(jié)能原理及節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)

2.3.1變頻調(diào)速的節(jié)能原理分析

變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了高性能階段，這一階段具備調(diào)節(jié)精度高、控制方便等多種特征，具有非常顯著的節(jié)能效果。首先是音頻節(jié)能，為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械當(dāng)中配用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)中都留有一定的富余量設(shè)計(jì)。考慮到電機(jī)不能滿負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)功率消耗過大的情況下，容易出現(xiàn)能源浪費(fèi)的情況。通過減少電動(dòng)機(jī)的速度，確保其壓力恒定，可以起到節(jié)約能源的作用。其次是能量的動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過他調(diào)整能量使其在較短的時(shí)間內(nèi)可以適應(yīng)負(fù)載的變化，發(fā)揮電源電壓的最大效率。緊接著是通過自身頻率的V/F功能節(jié)電，在保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的同時(shí)調(diào)整V/F曲線，從而可以減少輸出電流，起到節(jié)約能源的作用。最后是自身節(jié)能軟啟動(dòng)頻率，啟動(dòng)電流從0一電機(jī)的額定電流，一定程度上能夠減少對(duì)電網(wǎng)啟動(dòng)電流的影響，可以降低功耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2.3.2變頻調(diào)速節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)

變頻調(diào)速不僅具有顯著的經(jīng)濟(jì)效果，同時(shí)還能夠改善系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。通過變頻調(diào)速能夠解決啟動(dòng)時(shí)大電流對(duì)電機(jī)的沖擊問題，從而使得電機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。異步電機(jī)直接啟動(dòng)所耗費(fèi)的最大電流可以達(dá)到7倍的額定電流，即使采用星三角啟動(dòng)也會(huì)達(dá)到5倍的額定電流。變頻啟動(dòng)時(shí)，電流會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的上升逐漸增大，但是基本不會(huì)超過額定電流，最終延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。此外，變頻調(diào)速在運(yùn)行過程中，會(huì)打開輔機(jī)出口門和調(diào)節(jié)閥，然后利用轉(zhuǎn)速對(duì)流量和壓力，一定程度上可以減少對(duì)管系的沖擊力，避免了調(diào)節(jié)閥連接的管道接口出現(xiàn)泄露，從而使得系統(tǒng)的安全性和可靠性逐漸提升。

2.4在發(fā)電廠整體運(yùn)行中提高了資源使用效率

在電力系統(tǒng)中使用變頻技術(shù)，可以促進(jìn)燃煤充分燃燒和利用，最終達(dá)到節(jié)能的效果。變頻技術(shù)的使用使得傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備被取代，燃料的利用率相比傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備增加了20%，因此，變頻技術(shù)的使用增強(qiáng)了資源的利用效率，減少了能源的消耗，起到節(jié)約能源的效果。在發(fā)電廠中，火電冷淋器的冷卻水是由循環(huán)泵提供的，在連接大型的電機(jī)組時(shí)，循環(huán)泵的運(yùn)行往往是定速運(yùn)行，這種方式無法適應(yīng)電廠發(fā)電的需求，使用變頻技術(shù)就可以減少循環(huán)泵在發(fā)電廠應(yīng)用中對(duì)水資源的消耗。此外，發(fā)電廠的進(jìn)料泵在實(shí)際使用中，會(huì)導(dǎo)致大量的燃料留在進(jìn)料泵中，在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)，為了提高發(fā)電廠的生產(chǎn)效率，使用變頻技術(shù)不僅可以提高資源的使用效率，還能夠減少大量資源被浪費(fèi)的現(xiàn)象。

3結(jié)論

現(xiàn)在很多發(fā)電廠使用的電動(dòng)機(jī)都是大功率異步電動(dòng)機(jī)，不僅浪費(fèi)了大量的電力資源，同時(shí)也存在發(fā)電穩(wěn)定性和安全性問題。對(duì)這種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造，可以有效節(jié)省電能，確保發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性，最終提高發(fā)電廠的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。隨著我國(guó)節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)發(fā)電廠異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻技術(shù)改造，可以減少煤炭資源的消耗量，改善電力機(jī)組的調(diào)節(jié)性能，從而為發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障和技術(shù)支撐。電頻技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用有利于促進(jìn)我國(guó)發(fā)電廠調(diào)節(jié)自身結(jié)構(gòu)，促進(jìn)發(fā)電廠技術(shù)的創(chuàng)新，進(jìn)而為我國(guó)節(jié)能減排政策的實(shí)施貢獻(xiàn)力量。