李林

（中國能源建設集團廣東火電工程總公司核電工程公司 廣東廣州 510000）

電力生產(chǎn)是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支撐之一。在傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)中需要持續(xù)不斷的進行生產(chǎn)，但是在用戶端的電力使用是不斷變化的，為保證用戶電力應用不出現(xiàn)中斷，在生產(chǎn)過程中就必須持續(xù)性的將電力設備配置在最大生產(chǎn)力狀態(tài)，這就使得在進行電力生產(chǎn)的同時浪費了大量的能量和資源。整個社會的資源是有限的，為適應節(jié)約型社會的發(fā)展需求就必須在電廠中采用節(jié)能節(jié)電技術(shù)，降低設備的能量損耗。變頻調(diào)速技術(shù)是一種具有良好使用效果的電廠節(jié)能技術(shù)，在電力生產(chǎn)系統(tǒng)中配置變頻調(diào)速相關(guān)設備對電力設備的運行狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)整，可以有效控制和降低電力生產(chǎn)過程中的能源損耗。

1 變頻調(diào)速技術(shù)及相關(guān)設備概述

1.1 變頻調(diào)速技術(shù)及其優(yōu)點分析

變頻調(diào)速技術(shù)是一種基于電力電子的自動化控制技術(shù)，其利用單片機、計算機等核心處理器件對電力設備的工作功率進行控制和調(diào)整，可以獲得比交流電機調(diào)速和直流電機調(diào)速等調(diào)速方式更佳的功率控制效果。

基于變頻調(diào)速技術(shù)形成的變頻調(diào)速器可以與多種電廠生產(chǎn)設備中的電機進行適配，進而調(diào)整其電機運轉(zhuǎn)速度，智能控制電機的工作功率。在電廠中，水泵、風機等設備屬于高損耗必需設備，這類設備在整個電廠的電量損耗中占據(jù)了超過百分之五十的份額，因此，變頻調(diào)速技術(shù)及相關(guān)設備在這些設備中的應用是降低電廠能量損耗的關(guān)鍵點。變頻調(diào)速器的優(yōu)點在于：通過SPWM控制方法可以對適配設備的電機進行磁場控制，使其工作磁場由旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)變?yōu)槠孕未艌觯@種磁場具有更小的轉(zhuǎn)矩脈動，因而具有更低的電能損耗。

1.2 變頻調(diào)速器的節(jié)能實現(xiàn)

以風機中的變頻調(diào)速器為例，其電機中的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速表達式為：

而異步電機的軸轉(zhuǎn)速率表達式為：

上述兩個表達式中，表示定子頻率，p表示磁極對數(shù)，s表示異步電機轉(zhuǎn)差率。綜合分析上述兩式可以發(fā)現(xiàn)，若對定子頻率進行控制和修正即可實現(xiàn)對風機工作電機的轉(zhuǎn)速進行控制，進而實現(xiàn)對風機工作功率的控制。將上述原理進行拓展，對電廠所使用的離心泵和離心風機、壓縮機、羅茨風機、機床以及卷繞機等使用電機的設備進行分析可以獲得如下結(jié)論。

在上述電廠設備中，其電機工作時恒轉(zhuǎn)矩負載與電機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系無非正比、常數(shù)以及平方比三種關(guān)系。對于正比關(guān)系的恒轉(zhuǎn)矩類負載，若能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)速降低一半，則可以實現(xiàn)百分之五十的節(jié)能效果；對于常數(shù)關(guān)系的恒功率負載，其在實際使用中應用較少，可忽略不計；對于多次方比例關(guān)系的恒轉(zhuǎn)矩類負載，若將流量降低80%，其所能夠節(jié)約的能耗能夠達到將近50%。綜上所述，采用變頻調(diào)速器對電機的轉(zhuǎn)動速率進行調(diào)整可以有效實現(xiàn)電廠的節(jié)能。

2 變頻調(diào)速器在電廠節(jié)能中的應用分析

2.1 電廠變頻調(diào)速節(jié)能應用概述

電廠中使用的設備種類和數(shù)量眾多，其中大部分均能夠配合使用變頻節(jié)能器進行節(jié)能調(diào)節(jié)。以300MW的火力發(fā)電機組為例，若電廠能夠達到300MW的產(chǎn)能，至少需要分別配置兩臺引風機和送風機，引風機的電機功率至少要達到2500kW，送風機的電機功率至少要達到1600kW；凝結(jié)水泵和再循環(huán)風機泵同樣需要分別至少配置兩臺，其中，前者的電機功率不應低于1000kW，后者的電機功率不應低于475kW；除此之外，還應該配備不低于三臺的循環(huán)水泵以及不低于四臺的排粉風機，其中，循環(huán)水泵中的電機功率為1100kW，排粉風機中的電機功率為850kW。

可見，在電廠中需要使用電機的相關(guān)設備眾多，并且每種設備的工作能耗均處于較高的狀態(tài)，但是在實際應用中，每種設備可能不需要達到最高工作功率，只需要根據(jù)負載的實際情況進行適當調(diào)整即可。這就可以充分發(fā)揮變頻調(diào)速器的功能優(yōu)勢以及性能特點，將其廣泛應用在上述設備中進行節(jié)能優(yōu)化和生產(chǎn)工藝優(yōu)化。

2.2 變頻調(diào)速器在風機中的應用

在電廠中所使用的風機屬于無靜壓設備，其產(chǎn)生的流量與所需的轉(zhuǎn)速之間為正比例關(guān)系，與所消耗的功率成三次方關(guān)系。應用1.2節(jié)中的變頻調(diào)速器節(jié)能實現(xiàn)在風機中的拓展對風機的工作狀態(tài)進行改造即可實現(xiàn)風機的節(jié)能。若希望在風機運轉(zhuǎn)過程中得到50%的能耗降低，只需要風機的流量調(diào)整到原來的80%即可完成，可見，該節(jié)能方式還是較為容易實現(xiàn)和應用的。

2.3 變頻調(diào)速器在泵機中的應用

泵機系統(tǒng)特性與風機系統(tǒng)特性相反，具有較高的靜壓值，也就是說在風機中所使用的節(jié)能方式并不適用于泵機，此時為達到節(jié)能的目的，需要對泵機系統(tǒng)進行高壓高頻改造，該改造方案的實質(zhì)在于改變電源的頻率，即1.2節(jié)中的f1。該應用中，首先對電機繞組中的隔離變壓器進行高壓分割，然后利用相關(guān)器件對分割后的電壓進行整流和疊加等操作恢復高壓波形，之后將恢復的高壓供給泵機系統(tǒng)。這種工作方式不僅能夠達到節(jié)能的目的，還能夠增強系統(tǒng)的可靠性。綜合來看，通過該節(jié)能改造方法，可以在泵機系統(tǒng)中獲得30%~40%的能耗降低。

3 結(jié)語

應用節(jié)能技術(shù)對電廠進行節(jié)能改造是電廠今后的必然發(fā)展趨勢。本文分析了變頻調(diào)速技術(shù)和變頻調(diào)速器在電廠中的應用，希望能夠為電廠節(jié)約能耗，提高綜合經(jīng)濟效益，維持可持續(xù)發(fā)展提供支持。

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