【摘要】 大功率的變頻節(jié)能技術(shù)作為一項成熟的先進技術(shù)，具有強大的生命力，被越來越多的企業(yè)所看好。小型電廠通過推廣變頻技術(shù)，可逐步解決其效率偏低、成本偏高的一問題，增強其經(jīng)濟效益，全面提高市場競爭力。

【關(guān)鍵詞】 變頻節(jié)能技術(shù)；小型電廠；風(fēng)機；經(jīng)濟效益

【中圖分類號】 TM921.51【文獻標(biāo)識碼】 A【文章編號】 1005-1074(2009)04-0193-01

1 變頻技術(shù)的工作原理及應(yīng)用

由電機理論可知，電動機的轉(zhuǎn)n=60f(1-s)/p，其中：f為電源頻率；p為磁極對數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。當(dāng)磁極對數(shù)、轉(zhuǎn)差率不變時，轉(zhuǎn)速n和電頻率成正比，連續(xù)地改變電源頻率就可以平滑地調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速的優(yōu)點在于無級調(diào)速并且精確易控調(diào)速范圍大，可以使用在任何的異步電機上。

目前變頻調(diào)速技術(shù)在國內(nèi)火電廠中已被廣泛采用，許多電廠在給煤系統(tǒng)、給粉系統(tǒng)、引風(fēng)機、送風(fēng)機、給水泵等裝設(shè)變頻調(diào)速裝置后，節(jié)能效果十分顯著。應(yīng)用變頻裝置節(jié)電率一般為20%～60%，投資回報期1～4年，綜合經(jīng)濟效益非常明顯。

1.1 使用變頻技術(shù)對小型電廠經(jīng)濟效益的影響

1.1.1 使用變頻節(jié)能技術(shù)，有利于降低發(fā)廠用電量 風(fēng)機與泵是電廠中的通用性設(shè)備，兩者的耗能在電廠廠用電中占很大的比重。許多電廠的風(fēng)機、泵處于開環(huán)、恒速、24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)。由于這些設(shè)備一般都是根據(jù)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大負荷條件來選擇的，而實際運行往往比設(shè)計值要小得多。若在泵和風(fēng)機系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)，使系統(tǒng)能根據(jù)需要運行，就能提高效率、減少浪費，使兩者的電耗明顯下降。風(fēng)機是傳送空氣的裝置，而水泵是傳送水或液體的裝置，就其結(jié)構(gòu)和工作原理來說基本相同，我們只需分析風(fēng)機采用變頻技術(shù)的節(jié)能效果即可：

風(fēng)機工作的基本參數(shù)有風(fēng)壓、風(fēng)量、功率，它們共同表達風(fēng)機的規(guī)格和特性。①風(fēng)量Q:表示單位時間流過風(fēng)機的空氣量。②風(fēng)壓H:當(dāng)空氣流過風(fēng)機時，風(fēng)機給予每立方米空氣的總能量。稱為風(fēng)機的全壓H(kg/m2)。③功率P風(fēng)機工作有效的總功率P=QH/102kW

根據(jù)同類型風(fēng)機參數(shù)的定律:Q=KN H=KN2 P=KN3

即：風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比，以上三式在轉(zhuǎn)速變化范圍較大時有一定誤差。利用變頻裝置對風(fēng)機進行轉(zhuǎn)速控制屬于減少空氣動力節(jié)電方法，是一種較好的節(jié)電方法，它和調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量方法比較，有著明顯的節(jié)電效果。如采用調(diào)節(jié)風(fēng)門方法，相當(dāng)于增加了管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變化，系統(tǒng)的風(fēng)壓反而增加，而P=QH/102kW，說明軸功率實際并沒有減少多少，而如果采用轉(zhuǎn)速控制方法調(diào)節(jié)，當(dāng)需要風(fēng)量減少時，風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降，則軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方下降，就降得很多。譬如風(fēng)量下降到滿載的80%，轉(zhuǎn)速需要下降到額定轉(zhuǎn)速的80%，則軸功率就下降到額定功率的51%。如果風(fēng)量要下降到50%，轉(zhuǎn)速需要下降到額定轉(zhuǎn)速的50%，則軸功率就下降到額定功率的13%。當(dāng)然我們還需考慮由于轉(zhuǎn)速下降會引起效率降低及一些附加影響等，即使這樣這個節(jié)電數(shù)字也是很可觀的。

從企業(yè)的利益來看，我們還必須兼顧初期投資，因此我們認(rèn)為采用變頻器來控制整個速度范圍是可能的，但不一定是經(jīng)濟的和合理的。當(dāng)風(fēng)量大于80%時，仍采用工頻電源恒速運轉(zhuǎn)，同時配以小范圍的風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量；當(dāng)風(fēng)量小于80%時，用變頻器控制轉(zhuǎn)速，這樣變頻裝置的容量僅為電動機容量的51%，從而獲得用較小容量的設(shè)備節(jié)約較多能源的經(jīng)濟效果，大大降低了初期投資。

1.1.2 使用變頻節(jié)能技術(shù)，有利于提高鍋爐燃燒效率 目前，我國大部分小型熱電廠使用的是循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐循環(huán)倍率高，鍋爐效率與風(fēng)煤配比有很大關(guān)系。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計可知，風(fēng)量大于最佳風(fēng)量的1%，鍋爐出力效率將降低3%，鍋爐磨損將增大3倍。又由于小型熱電廠燃煤的品種常變化，發(fā)熱量波動大，要想達到最佳風(fēng)煤配比，風(fēng)量要根據(jù)燃燒狀態(tài)及時調(diào)整才行。因此，就必須采取一種調(diào)節(jié)范圍大、調(diào)節(jié)比較靈敏方便的調(diào)節(jié)風(fēng)量的方式。目前，調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量的措施有以下幾種:①變頻調(diào)速調(diào)節(jié)法。調(diào)節(jié)范圍大，實現(xiàn)無級調(diào)整，操作靈活，調(diào)節(jié)性能好，節(jié)能效果顯明，但投資較大，可是很快能得到補償。②閥門節(jié)流調(diào)節(jié)法。設(shè)備簡單、調(diào)節(jié)容易，但調(diào)節(jié)性能不如變頻調(diào)速，附加能量損失大。③前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法。效率比閘閥節(jié)流調(diào)節(jié)高，但調(diào)節(jié)范圍較窄。④改變?nèi)~輪葉片安裝角調(diào)節(jié)法。操作不靈活，很難做到所有葉片都調(diào)到相同角度。通過比較，只有變頻調(diào)速調(diào)節(jié)法能夠滿足循環(huán)流化床鍋爐調(diào)節(jié)風(fēng)量的需要。

2 采用變頻技術(shù)應(yīng)注意的一些技術(shù)問題

2.1 可靠性方面的考慮 電廠的性質(zhì)決定了變頻器需要有很高的可靠性，保證電廠的安全生產(chǎn)。采用高壓元器件的逆變器由于元件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單，故障較少，而采用低壓元件串聯(lián)結(jié)構(gòu)的變頻器元件數(shù)量多，為減少故障對運行的影響，普遍發(fā)展了單元件旁路、中性點漂移等技術(shù)。另外，各種變頻器均可加裝自動旁路開關(guān)來隔離故障。由于電廠各種風(fēng)機水泵基本都有備用泵，在采用變頻器一對一配置時，單臺變頻器的故障基本不會影響運行。

2.2 投入變頻裝置后對廠用電系統(tǒng)的諧波影響 由于高壓變頻裝置容量較大，引起廠用電系統(tǒng)的諧波含量也明顯增加，隨著高壓變頻裝置的應(yīng)用越來越廣泛，其對控制系統(tǒng)設(shè)備的潛在影響不容忽視。變頻裝置輸出諧波對電動機的影響主要表現(xiàn)在：引起電動機附加發(fā)熱、導(dǎo)致電動機的額外溫升等。另外，如果變頻裝置輸出諧波隔離不好，導(dǎo)致諧波反射回配電裝置?？赡軐S用電保護等裝置產(chǎn)生干擾。

參考文獻

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