浅谈高压交流变频调速技术在火力发电厂的应用

吴晓明

国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司

浅谈高压交流变频调速技术在火力发电厂的应用

吴晓明

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根据变频调速的方法、节能的原理来对高压变频进行调速，而对于同液力耦合器的调速，往往采用的是比较经济的方法，本文结合实践，从风机、水泵的节能灯情况来阐述变频调速在技术方面的问题，以及如何在各电厂得到广泛的应用。

变频；调速；液力耦合器；节能

1 高压交流变频调速

在20世纪90年代，高压交流变频调速性能比其它任何一种调速方式都好。其特点是：能够降压调速，通过变极来调速，通过滑差来调速，以及通过内反馈串级调速和液力耦合来调速。在节能效益方面具有高精度、宽范围的保护功能，能够实现自动的通信功能，而在运行方面具有安全、可靠等优点。在安装使用、维修维护等方面，也是具有极大的便利条件的。

1.1 变频调速的方法及节能原理

对于风机、水泵类设备，结合流体力学的定律：即其属于平方转矩负载的类别，对于转速、流量、压力、轴功率等存在的式子为：

Q1／Q2一1／2(1)

Hl／H2一(1／2)(2)

Pl／P2一(1／2)(3)

在这三个式中，对于Q、P是指风机或水泵在7"／转速时的数值，即对应的流量、压力(或扬程)、轴功率；而Q、H、P是指风机(或水泵)在转速特别相似的工况下，所具有的流量、压力(或扬程)和轴功率。从这三个公式中可以知道，对于风机的流量以及水泵的流量来说，与转速的数值是正比的关系的数值，而压力的数值与其转速的平方成正比的关系值，对于其轴功率，也与其转速的立方的数是正比例数值。从公式(3)可得出，在一定的运行条件下，我们通过改变电机的运行速度而改变需要的数值，而在节电效果方面却与其转速的降落数值成立方的比例，这在节电效果方面是很突出。

2 对高压变频调速系统与液力耦力器的比较、分析

2.1 在液力耦合器方面存在的不足

对于火力发电厂来看，往往是利用液力耦合器来对风机所进行调速得，但是液力耦合器具有一定的在技术方面的缺陷，在电厂中，未有一个较好的办法来满足在安全生产等方面的标准。从下面几个方面分析：

(1)对于液力耦合器调速的设计

这是一种耗能型的设备，通过调速的方法，来减少耗能。一旦调速变得过大时，往往会出现机械严重损耗的结果，甚至在损耗能量的前提下，导致效率变得更低，节能效果也不佳。

(2)对于液力耦合器，是以液体作为中介的，其随着液体的动量矩的改变而改变传递的能量，在工作时，通过利用一个导管的设备，来调整在工作腔中所需要的充液量的量，而往往改变的是在传递过程中的量，即改变扭矩和转速的数值。因此，我们需要经常进行维护、检修，尤其是工作腔及供油系统的修建。

(3)在液力耦合器出现故障时，一旦没有办法去很好的解决，我们可以通过其它的方式去改变，但是往往也没办法来带动风机很好的去工作，这时，停电是必须的，才能进行检修。

(4)对于液力耦合器，由低速转为高速运行时，往往延迟性较突出，而这时的电流往往很大，会引起跳闸等事故出现，而对于系统的安全稳定性来说，也受到一定的影响。

(5)在电机开启时，往往存在较大的冲击电流，这也是影响电网的稳定性能。重复利用液力耦合器，将会造成电厂降耗节能、生产成本的降低、以及降低生产的效率，最终使得企业竞争力得不到增加[1]。

2.2 高压变频器的优点

与传统的相比，液力耦合器在高压变频器方面的好处为：

（1）在采用先进的、拓扑的结构下，再输入变压器的技术下，即副边多级、绕组移相的整流技术，最终使得输出侧的电流谐波出现的是：大大减少了波动，而对于其功率因数来说，也是提高了，通过对电网的谐波污染的解决，使得那些不受滤波或功率因数，也得到另外的增加。

（2）在电动机方面，实现了“软启动、软停运”的效果，而变频器，阻碍了电机无谐波的发生，峰值所用的时间，从而避免了冲击电网产生的负载，避免操作中损伤电机的绝缘部分，延长了电动机、风机、水泵等使用的年限。

(3)变频器的保护功能

变频器的保护功能处于较好的状态，与原来的继电保护相比而言，其保护功能具有多、灵敏的特点，即在瞬间，就能过电流，这为的是保护电动机。[2]。

(4)在调速工段内，通过把模拟、开关等信号都输入到DCS系统，这就形成了封闭的控制，实现了相关辅机、联锁的功能。

(5)对于调节变频来说，往往在挡板、阀门的全开状态下执行的，这样是为了减少挡板、阀门的流量，即减少损失，使得调速变得均匀了，调峰得到满足了，电能也节约了，节电效果是比较好的。

2.3 高压变频调速同液力耦合器调速的经济比较

从检测高压变频装置的节能方面来看，有以下几点区别：

(1)变频器拖动风机时，其状态是有两种：在高速状态为：80，而在低速状态为：20%。

(2)从节能率来看，F一(P一P)／P一(508．56—375．52)／508．56—26．17，可以看出：当变频变化后，风机的运行效率是提高的。

3 风机风量的控制

在火电厂中，耗电大的用户属于送风机和引风机两个用户，其占了厂用的电量的30%，是机组发电量的2到4倍。所以，针对风机的调风方式有很多种，必须对此进行有效的选择，要从安全的角度和经济的角度去考虑，这是很有必要的。尤其是在风量方面很重要，往往利用挡板来调节。在风道中，对于挡板的安装，可分为：“出口、入口”等，而在控制挡板时，一旦把挡板关小，就会增多了风的阻力，所以，在宽范围内，是不能调节风量的[3]。

总而言之，通过变频技术对电厂辅机的节能改造，这是各个电厂必须执行的。在高压、大功率的变频器性能下，使得它的可靠性变高，节能效果明显。对于电厂辅机，采用的是变频调速，这就提高了机组的稳定，改善了电机的启动性，延长了电机的生命，真正实现了变频的调速，这是一个很好的节能的课题。

[1]邵长晶.ABB变频器在新型水煤浆气化高压煤浆泵变频传动中的应用[J].电机与控制应用.2011(05)

[2]宁华.利用高压变频器对600MW机组进行节能改造[J].中国设备工程.2010(02)

[3]李树明,李长庆,宋光增,冯爱民,许国辉,刘刚,张亮.国产高压变频器在电厂辅机节能改造中的应用[J].变频器世界.2010(01)