电厂高压辅机变频器改造运用

张亮

摘要：随着我国电力行业的不断发展，人们也越来越注重节能环保。传统的火力发电厂发电占比较高，但维持其正常工作的辅机设备的电能消耗也多。为降低辅机电能消耗，提高能源利用率，本文以火电厂高压辅机中的1800kW/6kV的一次风机为例，对其进行变频调速改造，取得了一定的经济效益，说明变频调节技术在高压辅机中应用前景广泛。

关键词：火电厂；高压辅机；变频器；引风机

中图分类号：TU33 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）20-0173-01

引言

近年来，随着我国超高压、特高压技术的发展，电力行业也产生了巨大的变化。根据中国电力企业联合会公布的数据来看，截止到2016年，我国能源发电结构中，火力发电占到了71.85%。故本文将研究重点放在了火电厂上，火电厂不仅是电能的主要生产者，更是电能的消耗者，电厂的辅机消耗了发电厂发电量的5%—9%，故对其进行一定的合理改造来降低电厂的运行成本尤为重要。本文对此以如下三部分来介绍，分别是火电厂辅机简介，变频调节原理与特点和变频器的改造运用三部分来介绍与说明。

1 火力发电厂辅机简介

所谓辅机是指火电厂生产设备的辅助机械，它是构成火电厂设备的重要组成部分，是火电厂设备正常运行的不可缺少的设备[1]。传统电厂的辅助设备包括：锅炉送、引风机、锅炉给水泵、循环水泵和磨煤机等，然而由于种种原因，一般都会造成“大马拉小车”的不利情况，这会使得火电厂的效率降低，为了提高系统的能源利用率，改进火电机组的节能构造，对辅机进行适当的改造必不可少。目前我国大部分火电厂采用的都是传统节流方式，但传统的挡板阀门调节存在着能量损耗严重、设备损耗严重、误操作导致的故障较多、强大的冲击对电网和电机、风机等产生不利影响的问题[2]。在各类辅机设备中，尤其以对高压变频器的调节见效最快，性价比最高，因对其改造既能满足生产需要又能减少设备的维护费用等，一举多得。

2 變频调节的原理与特点

变频调节技术就是在管道特性不变的条件下，通过改变转速而改变特性曲线来进行调节的一种技术手段[3]。且变频调节的精度功率和效率都较高，故适合高压大功率的场合。普通异步电动机的转速n、电源频率f、转差率s和极对数p之间存在如下关系： ，可知，改变其中任何一个参数均可以改变电机的转速。在电机的极对数和转差率不变的情况下，改变电源的频率即可改变电机转速。根据变速调节定律，由 ， 可推导出式 ，其中Q为风机和水泵的流量，H为压力，P为功率。可知当电机的转速由 降低到 时，电厂可以得到立方级别的节能效果，节能十分显著。

3 变频器的改造运用

以高压辅机中的1800Kw/6kV的引风机的变频改造为例，为确保引风机系统的安全可靠，变频器同时加装工频旁路装置，具体改造原理如图1所示。高压电源经用户开关柜、刀闸柜后到高压变频器中，变频装置的输出经出线刀闸后电动机。其中三个刀闸的作用是一旦高压变频器发生故障，首先断开靠近电机的出线刀闸，再断开进线刀闸，经高压变频器隔离，再手动关闭旁路刀闸，使其在工频电源下启动电机。并设计机械连锁装置，放置误操作[4]。

原始设计的引风机是采用工频直接启动，以额定转速，并联或一用一备运行，在额定转速运行的前提下，通过调整风门开度来调节风量，调节风压以满足机组运行需要。但变频选择一拖一的改造方式，在变频后风机出口常开状态，风压可通过改变风机的转速来调节。同时还有相应大的控制部分改造，包括风压调节改造、保护功能改造、顺序功能改造等才能达到想要的效果。进过一系列的改造后，得到具体的节能效果如下表所示：

其中单位发电量内电机耗电率是以风机量与机组负荷之比来表示的，电机节电率以工频消耗功率与变频消耗功率之差再与工频消耗功率作比表示。按火电机组全年发电时间为240天来计算，风机的端电压取6.20kV，以0.51元/kW为例来计算，发现每年可节约人民币约110.3万元，不但提高了资源的利用率，降低了对环境的污染，同时产生了较大的经济效益，同时可以看到风机在高负荷下的高频运行功耗明显低于风机在低频下运行的功耗。该变频改造也带来了其它间接受益，主要是电机启动时的冲击电流大大减少、延长了设备的寿命和降低设备噪声。

4 结语

随着近年来人们环保意识的提高，电厂作为重要的耗电大户，对其进行相应的节能改造也提上了日程。火电厂作为重要的发电场所，不仅产生电能，同时也消耗着电能，传统的节能方式存在一系列问题，故试图采用新型的变频调节方式对其内部辅机进行节能改造。本文以火电厂高压辅机中的1800kW/6kV的一次风机为例，对其进行节能改造，取得了不错的经济效益，说明在火电厂中对高压辅机进行改造拥有一定的应用前景，为其它电厂的节能改造提供了新的思路。

参考文献

[1]竺伟.高压变频器在火电厂辅机的应用[J].变频器世界，2006（08）：94-97+78.

[2]潘忆南，金文俊，高峰，姚远.高压变频运行新技术在火电厂辅机上的应用[J].黑龙江电力，2009，31（05）：393-397.

[3]冯英.火电厂辅机变频改造可行性研究[D].贵州大学，2009.

[4]孙涛. 现代火力发电厂高压变频调速系统设计与研究[D].合肥工业大学，2009.