高压变频调速技术在发电厂300?MW机组中的节能应用

沈葳蕤

[摘    要]高压变频调速技术在发电厂中应用较为广泛，尤其是在发电厂风机与水泵设备上应用高压变频调速技术，能够有效调节风机和水泵的运行速度。在发电厂中，风机与水泵的用电量最大，如果风机和水泵的运行效率不高，很容易造成严重的电能浪费。应用高压变频调速技术能够有效提高风机和水泵的运行效率。本文对高压变频调速技术在发电厂节能方面的应用情况进行了分析，以供参考。

[关键词]高压变频调速技术;300 MW;风机;水泵;应用

[中图分类号]TM921.51 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）05–00–03

Energy-saving Application of High Voltage Frequency Conversion Speed

Regulation Technology in 300 MW Units of Power Plant

Shen Wei-rui

[Abstract]High-voltage frequency conversion speed regulation technology is widely used in power plants， especially the application of high-voltage frequency conversion speed regulation technology to power plant fans and pumps， which can effectively adjust the operating speed of fans and pumps.In power plants， fans and pumps consume the largest amount of electricity.If the operation efficiency of fans and pumps is not high， it is easy to cause serious power waste.Application of high-voltage frequency conversion speed regulation technology can effectively improve the operating efficiency of fans and pumps.This article analyzes the application of high-voltage frequency conversion speed regulation technology in power plant energy saving for reference.

[Keywords]high voltage frequency conversion speed regulation technology; 300 MW; fan; water pump; application

本文以火力發电厂中300 MW机组为例，对相应的风机与水泵用电消耗情况，以及高压变频调速技术在风机和水泵中的节能应用情况进行分析[1]。当前，高压变频调速技术在工业中的应用较为广泛，尤其是发电厂，为提升风机与水泵的运行效率，减少用电消耗，就需要采用高压变频调速技术[2]。在具体应用中，应当根据变频调速原理，结合风机与水泵的具体情况，合理应用高压变频调速技术。

1  变频调速器

变频调速器生产过程中，充分结合了计算机信息技术，在工业设备中有着较为广泛的应用。随着科学技术的不断发展，变频调速技术不断更新，相应的体积不断变小，重量在减轻的同时，其性能不断增强，在工业生产中发挥着越来越重要的作用[3]。以发电厂为例，变频调速器在风机和水泵应用较多，通过对变频调速器的使用，可以有效提升风机和水泵的运行效率。随着变频调速器的不断发展，在电力行业中的应用范围也在不断扩大，相应的性能不断完善，人们对变频调速器也更加重视起来。

2  高压变频调速技术应用现状

2.1  行业应用

从目前行业发展现状看，高压变频器主要被应用于基础工业领域与重工业领域中，在一些轻工业领域中，一部分情况下也会应用到高压变频器。

2.2  技术需求

从当前对高压变频调速技术的需求情况看，这一技术更多的被应用在节能节电设备设施上。利用高压变频调速技术能够有效改善发电厂风机与水泵的负载量，从而能够有效实现对相应压力与流量的调节控制作用，进而保证相关设备运行更加节能[4]。同时，在一些工厂中，在皮带机与提升机等相关设备领域上，同样可以通过应用高压变频调速技术来对相应的负载情况进行控制，进而保证相应设备的节能运行。

2.3  产品结构

高压变频器的产品拓扑结构以及技术发展路线情况显示，当前高压变频器相关产品还是更多的被应用于两象限的通用产品之中，技术发展则偏向于单元串联。目前，变频器结构大多以四象限三电平能量回馈性结构为主，我国相应的变频器产品结构中也有部分产品运用到多电平能量回馈结构中相应的单元串联。有些高压变频器产品的用途相对比较特殊，这类较为特殊的变频器结构主要有交一交结构以及电流源型结构等，与一般的高压变频器产品相比，这些高压变频器的应用领域较少，有着很强的针对性。

3  高压变频调速技术节能控制原理

电能生产过程中，辅机系统主要的生产过程中的流量、压力、液压以及温度等数据进行严格的控制。通常辅机系统所采用的控制方案，主要是对阀门以及挡板等开度设备和机械设备进行控制，在此基础上来调节相应特性参数的定量。在这一控制方案操作过程中，通常会出现较为显著的节流损失问题[5]。另外，辅机电机的运行一般都会长时间处于一个工频运行，但在实际的运行过程中，通常辅机系统的运行都处于非满负荷状态，因此相应的电能资源形成很大的浪费。

应用高压变频调速技术能够有效实现节能效果，在应用过程中，结合辅机系统的实际运行情况，对其相关工艺参数进行合理的利用，可以有效控制电机输入的电源频率，进而保证辅机系统输出、输入系统的有效平衡，并能够对平衡情况实现有力控制，进而保障相应电能资源的高效利用，从而避免节流损失问题的发展，更好的控制实现节能较好目标。同时，通过采用合理的变频调速控制方案，还能有效控制起动电流，进而使得辅机系统起动过程中，更好的控制好厂用电系统冲击问题，还能有效延长辅机系统的使用时长。

结合相关理论，对相应的风机和水泵转速进行调节，相应的性能调节曲线见图1。从n1调整到n2时，相应的能量，其转换效率所呈现的是持续不变的状态，结合功率（N）、扬程（H）、相应流量（Q），就能够根据公式计算出相应的改变，具体公式如下：

（1）

图1 改变水泵或风机转速的调节性能曲线

利用这一公式，就能够按照水泵与风机相应的特性，来对其进行调节。结合式（1），对图1进行分析，可以看出所采取的调节方案中，通过常规阀门调节或者是挡板变流调节，电机处于一个额定转速进行运转时，相应的管阻特性能够在阀门全开到关小这一过程中，实现对扬程和流量等设备参数的有效控制。

利用面积估算方法，可以大概了解相应的电能消耗情况。在调节流量条件相同时，从Q1到Q2的转变过程中，常规阀门与挡板变流调节的电能消耗量为OQ2BH?2，采用变频调速节能控制方案后，相应的电能消耗量则为OQ2CH2。

根据相应的分析结果，变频调速控制相应的功率要远低于节流控制轴功率，且相应的风机或者水泵的电机推动系统理论能够让相应的电能资源H2CBH?2实现有效节能。根据相应的电机学知识内容可以了解，风机或者是水泵电机的生产转矩以及相应的电机输入电源，相应的频率（f）、磁极对数（p）以及转差率（s）这三个参数之间存在直接的关系，相应的关系式为：

（2）

从式（2）可以看出，电机转速的调整只要改变相应的磁极和电机转差率就可实现，能够在很大程度上实现对相应的电机机械结构的优化。但在实际调整过程中，其可行性与灵活性还是比较差。当前，经過多年研究，电机输入电源频率改变相应的成果已经有了突破性的进展，同时，在实际应用过程汇总也有着较为成熟的经验[6]。简单来讲，在风机和水泵的电解节能改造过程中，应用变频调速技术就能够有效控制电机输入电源频率，进而有效调整电机转速，进而充分保障动态调节电流改造的有效实现。

4  高压变频调速技术在发电厂节能方面的应用

4.1  在风机中的应用

风机作为发电厂中重要的辅助设备之一，以火力发电机为例，在锅炉中的送风机、引风机、一次风机或排粉风机和烟气再循环风机这几种风机运行过程中，所消耗的电量能够达到整个机组相应发电量的2%。且电站锅炉风机相应的容量会随着发电机组容量的不断提高而增大。因此，为有效降低发电厂用电率，就需要不断提高风机的运行效率[7]。在火力发电厂运行过程中，送风机作为辅机设备，主要是给锅炉提供氧气，引风机则是将锅炉高温烟气进行除尘后排出的设备，这两个设备是电站锅炉中的主要辅机设备。

通常，300 MW机组所采用的是动叶可调的送风机（1800 kW）两台以及静叶可调的引风机（2200 kW）两台。送风机能够有效保障风煤配比，可以对燃烧所需的灰粉可燃物与烟气含氧量相应的比例进行有效控制，引风机则能够稳定锅炉膛负压情况。针对机组负荷变化情况，应当确保送、吸风量与煤粉量的灵活调整，以此来确保锅炉燃烧以及负压的稳定[8]。300 MW机组要实现对风量的有效调节，需要对相应的动、静叶进行调节，在调节过程中相应的节流损耗会出于20%额定容量左右。但应用变频调速技术，可以有效消除风门与叶片的节流损耗问清。

4.2  在水泵中的应用

在300 MW机组运行过程中，相应的除氧器压力会根据机组负荷情况而变化，在66～300 MW范围内，相应的滑压为0.15～0.8 MPa。水泵的转速越高，尤其是在满负荷转速运转是，水的温度很容易达到饱和温度，进而被汽化，从而造成汽蚀[9]。通过对水泵变频调节改造，可以有效提高水泵的抗汽蚀能力。在火力发电机组运行中，相应的水泵包括循环水泵、凝结水泵以及锅炉给水泵，还有包括热网水泵、消防水泵、生活水泵、补给水泵、射水泵、冷却水泵、灰浆泵、除盐水泵、清水泵、低压加热器疏水泵、过滤器反洗泵以及轴封水泵等。发电厂水泵数量较多，在电力生产过程中，所消耗的电量在整个电厂用电量中占很大一部分比例，是火力发电厂中耗电量最大的一类辅机。因此，要实现发电厂的节能生产，就一定要提高水泵的运行效率[10]。应用高压变频调速技术，对水泵转速进行调整控制，可以有效提高水泵运行效率，同时，还能降低水泵汽蚀发生概率，延长水泵使用时间。

5  结语

在发电厂的风机与水泵中应用高压变频调速技术，能够有效保障相应设备的安全可靠运行，进而实现相应节能效果与经济效益的有效提升。在发电厂电力生产过程中，风机与水泵作为主要的电量消耗设备，应当加强对高压变频调速技术的应用，才能有效减少发电厂发电能耗与成本，进而提升发电厂的经济效益，提高发电厂的市场竞争力，因此，应当大力推广高压变频调速技术。

参考文献

[1] 李利生，林红波，等.高压变频器在300 MW火力发电厂中的应用[J].变频器世界，2016（1）：74-78.

[2] 潘博.浅谈高压变频调速技术的应用[J].数字化用户，2018，24（43）：31.

[3] 程晓辉.高压变频器在火力发电厂的节能应用[J].神州旬刊，2016（4）：32.

[4] 王维坤.高压变频调速在火力发电厂中的应用[J].科学与财富，2018（2）：71.

[5] 郭辉，王曰峰，等.火电厂锅炉电动给水泵系统优化及节能分析[J].电气传动，2015，45（10）：60-63.

[6] 郭宝兰.高压变频器在发电厂风机上的应用与节能分析[J].华东科技（综合），2019（5）：301.

[7] 易文平.高压变频调速技术在火电厂中的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（20）：1012，1969.

[8] 冯逸.高压变频器在发电厂给水泵系统中的应用[J].电子世界，2016，57（10）：47-48.

[9] 王志刚.高压变频器在电厂节能改造中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2015（3）：1166.

[10] 崔祖涛，董赫伦.浅析变频调速技术在火电厂中的应用[J].科技创新与应用，2015（20）：130.