（北京朗潤源泉科技有限公司，北京 100086）

變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應用

劉 斌

（北京朗潤源泉科技有限公司，北京 100086）

本文介紹了變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應用情況，并指出在實際應用中需要注意的問題。

變頻器；直接空冷系統(tǒng)；火力發(fā)電廠

我國西北地區(qū)的煤炭儲量較為豐富，同時這類地區(qū)一般都是貧水地區(qū)，因此傳統(tǒng)的循環(huán)水為介質的冷卻系統(tǒng)不能滿足要求，當前火電廠發(fā)電汽輪機組的功率越來越大，數(shù)量越來越多，因此必須采取無水的冷卻方式，以使機組維持安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。直接空冷系統(tǒng)是以空氣為冷卻介質，使空氣與汽輪機產(chǎn)生的蒸汽進行熱交換，從而達到冷凝的效果，目前這項技術已經(jīng)趨于成熟，一方面在大功率機組中的可操作性強，冷卻效果好，另一方面節(jié)約水資源。在直接空冷系統(tǒng)中，蒸汽冷凝是在帶有散熱裝置的凝汽器內進行，冷凝空氣的供應是通過機械通風的方式來完成，送風系統(tǒng)由若干采用變頻控制的軸流風機組成，而采用變頻器對系統(tǒng)的軸流風機進行實時的調整和控制可以促進整個風機系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，延長電機的壽命，是火力發(fā)電廠是否能夠正常運轉的關鍵。

1 變頻器在直接空冷系統(tǒng)中應用的優(yōu)越性

在直接空冷系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)的需要，要對軸流風機組的進風量進行必要的調節(jié)，傳統(tǒng)的調節(jié)方法是通過調整風門和擋板的方式，如系統(tǒng)對風量需求大，則在凝汽器進風處的風門、擋板采用全開形式，而如果系統(tǒng)對風量需求小，則使擋板與風口呈一定角度，從而減小進風量。這樣傳統(tǒng)的方法的弊端在于：無論系統(tǒng)對風量的需求是大是小，風機本身都是處于全速運轉狀態(tài)，一方面控制靈活性較差，另一方面浪費了能源，并且加快了風機損耗，縮短了風機的使用壽命。而如果對風機機組采用變頻器來控制，就能根據(jù)具體的工況要求來靈活調整，如系統(tǒng)對風量要求大，可以通過變頻器調整風機滿載運行，而當系統(tǒng)對風量要求小時，可以調整變頻器，使風機組以小功率運行，甚至怠速運行，因此可以節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本；當再次需要大風量時，可以通過變頻器實現(xiàn)風機的軟啟動，降低風機由于啟動造成的磨損，有利于延長風機的壽命。

2 直接空冷系統(tǒng)變頻風機系統(tǒng)的組成

在火力發(fā)電廠中，直接空冷系統(tǒng)的核心部分是空冷凝汽器，一個直接空冷系統(tǒng)內有若干安裝有散熱器的凝汽器組成，每臺凝汽器均至少配置一臺軸流風機。采用變頻器的風機系統(tǒng)由軸流風機、變頻控制柜、分布式控制系統(tǒng)（DCS）主機等構成，在工程實踐中，可根據(jù)系統(tǒng)蒸汽負荷和環(huán)境溫度、環(huán)境風等的變化情況，通過控制系統(tǒng)主機控制變頻控制柜的工況參數(shù)，從而控制軸流風機的轉速以及啟動、停止，使汽輪機的排汽壓力保持恒定。

3 在直接空冷系統(tǒng)中變頻器控制要點

變頻器安裝在變頻柜中，其控制方式可分為手動控制和自動控制，可根據(jù)實際需要選擇適合的控制方式。變頻柜本身具有液晶觸控顯示屏幕，可通過手動的方式修改變頻器的參數(shù)，從而控制風機電機的運轉速度，并將運行的狀態(tài)顯示在屏幕上，除此之外，變頻柜還可顯示系統(tǒng)的故障信息，以利于操作員及時采取有效措施解除故障。在直接空冷系統(tǒng)中，變頻器的控制要點如下：

第一，無論是采用恒轉矩還是變轉矩類變頻器，由于軸流風機轉動慣量大，必須滿足軸流風機的重載啟動與運行要求，過載力矩要求高于一般風機的應用水平。

第二，為滿足軸流風機的電機的運轉速度要求，變頻器本身的頻率輸出范圍必須足夠寬。

第三，由于電網(wǎng)的供電有可能會出現(xiàn)意外情況，如電壓瞬時跌落或在一段時間內維持在低電壓狀態(tài)，可能導致電機運行不穩(wěn)或停機等情況，因此變頻器要具有較寬的電壓波動范圍，以使得即使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)一定程度的跌落系統(tǒng)仍然可維持穩(wěn)定的輸出，從而保證軸流風機的啟動和正常運行。

第四，由于系統(tǒng)內變頻器的數(shù)量眾多，因此在運行中可能對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾，從而對電氣設備產(chǎn)生危害。因此要使變頻器的諧波電流成分盡可能地降低，使變頻器輸出的電流最大程度地接近正弦波。

第五，變頻器本身要具有一定的保護措施，如過熱熔斷、功率過載保護、直流母線過壓以及輸入輸出缺相保護，以使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，并且可延長變頻器的使用壽命。

第六，變頻柜上要安裝操作面板，除顯示系統(tǒng)風機的運行實時狀態(tài)外，還可對風機進行就地變頻控制，除此之外，還要具備遠程控制功能。

第七，變頻器要根據(jù)風機電機的運行工況，自動調整開關頻率，以實現(xiàn)對電機的動態(tài)控制。

4 變頻器在火電廠直接空冷系統(tǒng)中應用的注意事項

在直接空冷系統(tǒng)中，要充分發(fā)揮變頻器的優(yōu)勢，規(guī)避其在系統(tǒng)運行過程中的缺陷，才能使系統(tǒng)長期、穩(wěn)定的運行，從而保證電廠的發(fā)電工作正常進行。

變頻器在對風機變頻控制的過程中會產(chǎn)生諧波，這對電氣設備的運行會造成一定的干擾，一臺變頻器所產(chǎn)生的諧波電流較小，還不足以對電網(wǎng)系統(tǒng)構成威脅，但是由于在整個系統(tǒng)中變頻器的數(shù)量眾多，因此每臺變頻器產(chǎn)生的諧波可相互疊加，疊加后的諧波電流就會對系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，高頻的諧波電流流過導體時，會增加導體對諧波電流的電阻，根據(jù)焦耳定律，導體本身就會產(chǎn)生大量的熱，從而導致設備發(fā)熱，增加各種設備的附加損耗，影響設備的正常運行，嚴重的還會燒毀設備。除此之外，諧波電流還會增加軸流風機的電機的力矩和損耗，使風機的工作效率大大降低。

為降低諧波產(chǎn)生的危害，在實際工作中可采取安裝濾波裝置的方式將諧波濾除，消除其對系統(tǒng)的干擾，從而穩(wěn)定系統(tǒng)的電流和電壓，可采用的濾波器有有源濾波器以及無源濾波器等，除了采用濾波器外，還可以采用安裝12脈波變頻器、采用電抗器、增加變頻器本身供電電源的內阻抗等措施。

結語

在大型火力發(fā)電廠中應用帶變頻器的直接空冷系統(tǒng)可以降低設備磨損、有效延長設備的使用壽命，并且可根據(jù)系統(tǒng)的實際需要調節(jié)風機的運轉速度，操作靈活度較高，還節(jié)約了系統(tǒng)的運行成本，因此其應用前景極為廣闊。在當前提倡節(jié)能降耗和綠色生產(chǎn)的號召下，使用變頻器對直接空冷系統(tǒng)的風機進行動態(tài)調節(jié)，不但會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益，還具有十分重大的社會效益。

[1]樊焱.變頻器在發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應用[J].內蒙古科技與經(jīng)濟，2007.

[2]吳君達.變頻器在大型電廠直接空冷系統(tǒng)中的應用[J].變頻器世界，2012.

TN77 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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