浅析变频技术在电厂节能中的应用

宋科

【摘要】电厂既是电能的生产单位，同时也是一个巨大的耗能单位。近年来针对电厂的节能呼声此起彼伏，其中最具代表的非变频节能改造莫属。为此，本文以某电厂为例，通过对变频技术深入剖析和总结的基础之上，结合具体实例，分析了该电厂风机变频技能改造的效果，对工程实际具有一定的借鉴意义。

【关键词】变频技术；节能改造；风机

国家的发展离不开电力，而电力中的60%多由燃煤电厂生产，电厂作为电力的生产企业，它同时也是最大的耗电单位。整个电厂各个设备的运行都离不开电力的支持。其中风机耗电就具有很强的代表性。

1、变频技术简介

1.1 变频调速原理

变频调速的原理公式为n=60f（1-S）/p，其中f表示电源频率，S表示电动机的转差率，p是电动机极对数。在p和S确定的情况下，电动机的转速和电源的频率成正比，通过调节电源的频率可以改变转速n，实现变频调速。电厂锅炉的

风机类负载由送风机以及排粉风机等构成。而载传统调节下，风机的风量主要通过调节挡板的开度来实现，造成电能的巨大浪费。采用变频调速时，由流体力学理论可知，风机的流量与它的转速成正比，公式为，Q表示流量，n表示转速。而功率和转速的三次方成正比，即，Q0表示额定工况下的流量，no表示额定转速，P0表示额定功率。

通过以上2个公式可知，电动机能耗以转速的三次方的速率随转速的减少而减少，因而变频调速技术有良好的节能效果。

1.2 变频技术特点分析

电厂设备中变频调速技术是一种基于电力电子的自动化技术，变频调速器设备就是利用计算机、单片机等相关的核心处理器从而对电厂电气设备的工作情况进行相应的调整，如，变频调速器可以在电机的外围对电厂的电机外围电压进行控制，最终输送到电机内部的电压正好满足当前电机的转速诉求。最终起到了比直流电机以及交流电机调速等调节转速方式更好的控制效果。根据变频调速器可以在多种电厂设备中进行应用，通过对电机等设备的外面进行电力调控最终起到了控制电压从而控制电机等设备的速率问题。目前该技术已经广泛的应用到了电厂的生产中，如，风机、水泵等设备均属于高消耗的电气，此类电气在电厂生产过程中消耗可以占据了整个电厂电力消耗的1/2以上。因此，将变频调节器配备到电厂风机以及水泵等设备上来可以及其有效的进行节能，降低整个电厂一年的电力消耗。

2、变频器在风机中的应用

电厂中使用的风机产生的流量与所需转速之间是正比关系，与它所消耗的功率成三次方关系。采用变频器对风机的状态进行改造可以实现风机的节能，将风机的流量下降20%就可以降低风机运转的50%的能耗损失。锅炉的送风机变频电控柜和送风机以及含氧量变送器的电动机组成一个炉膛烟气含氧量闭环的控制系统，可以实现对送风机的风量的自动调节，将炉膛的烟气含氧量处于最佳稳定值，这样在提高锅炉热效率的同时又可以阻止锅炉炉膛送进过多冷空气，从而促进燃煤的充分燃烧。

锅炉的吹风机变频电控柜操作简便，便于灵活和直观控制，由于锅炉吹风机的频率可以实现手动以及自动调整，因此可以降低开关设备使用的故障率，降低设备的维护成本。变频器的吹风机中的应用还有利于噪声的降低以及停车和启动时的打滑和尖啸声的改善。

3、案例分析

3.1 問题的提出

某电厂目前运行两台2×200MW机组，1#机组风机、2#机组风机都是通过液力耦合器调节，因为液力耦合器存在着较大的能量损耗，为降低能耗以及提高电厂自动化水平，计划通过合同能源管理方式对风机进行变频改造。

3.2 变频节能改造

首先，在充分调研的基础上，决定将液力耦合调速器拆除，电机前移的方式进行变频改造。其次，设置自动旁路系统，以保证系统安全、稳定、高效地云状。最后，将变频器顶端的散热装置去除，直接将变频器产生的热风排入风机中。

3.3 节能效果分析

改造前2台风机运行时，风门挡板开度变化范围在35%～45%之间，存在很大的节流损失，电动机负载率低，效率低，改造后风门挡板在全开位置，电动机的效率明显提高。1号锅炉2台一次风机变频改造前后节电效果比较见表1。从表1可以看出机组在低负荷阶段，节电效果较为明显。从运行情况看，单台机组厂用电率可下降0.7%左右。

3.4 变频调速其他附加好处

（1）提高网侧功率因数

原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.8-0.9，实际运行功率因数远低于额定值。采用高压变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.95以上大大的减少无功功率的吸收，进一步节约上游设备的运行费用。

（2）软启软停功能

采用高压变频改造后，电机实现软启软停，启动电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命延长。在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常，无任何附加的异常振动和噪音。

（3）增强电机的保护功能

与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能，更完善地保护了电机。

参考文献：

[1]刘文军.变频调速控制技术在电厂设备上的应用[J].科技资讯，2010（31）：102-105.

[2]杨晓芳.关于某电厂锅炉过热器保护的探讨[J].锅炉制造，2009（3）：142-144.