宋宜沛，于龍飛（.華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 700；.華電電力科學(xué)研究院，杭州 30000）

高壓變頻器在火電廠的應(yīng)用研究

宋宜沛1，于龍飛2
（1.華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100；2.華電電力科學(xué)研究院，杭州 310000）

為推動(dòng)節(jié)約型社會(huì)的快速發(fā)展，火電廠作為社會(huì)能耗大戶(hù)有著巨大的節(jié)能潛力，而高壓變頻器的發(fā)展和應(yīng)用可促進(jìn)火電廠節(jié)能效益和社會(huì)效益的改善和提高，因而備受青睞。對(duì)此，本文就高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用作了重點(diǎn)研究，希望對(duì)火電廠健康發(fā)展有所啟示。

高壓變頻器；火電廠；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.137

高壓變頻器的推廣使用已然成為當(dāng)下優(yōu)化工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)約電能的一種重要手段，特別是其與火電廠系統(tǒng)設(shè)備的有效融合，更是促進(jìn)了火電廠整體效益的提升。因此在節(jié)能環(huán)保呼聲越來(lái)越高的新形勢(shì)下，深入研究和創(chuàng)新高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用方法和途徑勢(shì)在必行。

1　在火電廠中應(yīng)用高壓變頻器的意義

1.1基本原理

高壓變頻器其實(shí)是一種電能控制裝置，即經(jīng)串聯(lián)連接多臺(tái)單相三電平逆變器進(jìn)行通斷，以實(shí)現(xiàn)原有工頻電源頻率的變換。具體而言，高壓變頻器是建立在電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)之上的，即電機(jī)轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足n=［（1-s）60f］/p=n0-（1-s）的關(guān)系式，其中s、p、f分別表示滑差、電機(jī)極對(duì)數(shù)和電機(jī)運(yùn)行頻率，而且可以看出，n0=60f/p與電機(jī)的運(yùn)行頻率成正比，調(diào)節(jié)f即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)s與負(fù)載有關(guān)，且隨著負(fù)載的增大而增加，故在負(fù)載增加的情況下，電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際轉(zhuǎn)速會(huì)有所下降［1］。

1.2現(xiàn)實(shí)意義

就當(dāng)下而言，高壓變頻器已在電力能源、石油化工、礦業(yè)生產(chǎn)、冶金鋼鐵等行業(yè)中的水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等設(shè)備中得到了良好的運(yùn)用，且在改進(jìn)工藝流程、改善產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能降耗等方面發(fā)揮了顯著作用。之所以在火電廠中強(qiáng)調(diào)高壓變頻器的應(yīng)用也是基于這一主要優(yōu)勢(shì)，畢竟風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的定速運(yùn)行在機(jī)組負(fù)荷變化的情況下會(huì)造成使用效率的降低和大量能量的損耗。分析風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)的轉(zhuǎn)速n、壓力H、流量Q、軸功率P等之間的關(guān)系可知，即Q1/Q2=n1/n2，H1/ H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3，在采用高壓變頻器后，若減小風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)設(shè)備的流量，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨之降低，能耗則以轉(zhuǎn)速三次方的比率下降，可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了顯著節(jié)能。而對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)荷和波動(dòng)功率負(fù)荷，即使應(yīng)用變頻器也難以發(fā)揮節(jié)能效果，因此目前高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)與泵類(lèi)設(shè)備中。

2　高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用研究

由于高壓變頻器具有電源輸入質(zhì)量高好，調(diào)速精度高、范圍大、穩(wěn)定性好，既可以在低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)平滑而良好的起步加速，也可以保證電機(jī)的高效率、低噪聲運(yùn)行，加之具備自我診斷與保護(hù)功能，所以在火電廠水泵、吸風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、射水泵、凝結(jié)水泵、鍋爐風(fēng)機(jī)等設(shè)備中應(yīng)用較多。

2.1案例信息

為更為直觀的了解高壓變頻器在火電廠中的應(yīng)用情況，在此結(jié)合某實(shí)際案例加以分析。已知該火電廠中的兩臺(tái)火力發(fā)電機(jī)組為125MW，正常工作狀態(tài)下為80%的滿(mǎn)負(fù)荷，滿(mǎn)負(fù)荷和調(diào)峰運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)組吸風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度分別為60%和40%，可見(jiàn)其工作效率之低和能量損失之多，同時(shí)控制風(fēng)量期間的阻力損耗還增加了電能消耗，顯然不利于機(jī)組的高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，故為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，在吸風(fēng)機(jī)中運(yùn)用高壓變頻器勢(shì)在必行。

2.2技術(shù)改造

為使高壓變頻器更好的適應(yīng)和服務(wù)于吸風(fēng)機(jī)，以達(dá)到優(yōu)化工藝和節(jié)能降損的目的，主要作了以下技術(shù)改造：首先基于對(duì)電纜屏蔽作用和三相對(duì)稱(chēng)性的考慮，適當(dāng)增大了其截面，將敷設(shè)長(zhǎng)度控制在100m以?xún)?nèi)，并更換了截面載流量裕度小于2的電力電纜，同時(shí)為防止信號(hào)干擾，還將信號(hào)電纜、控制電纜與電源電纜分時(shí)作了敷設(shè)［2］。其次根據(jù)實(shí)際情況和合理計(jì)算優(yōu)化了設(shè)備通風(fēng)與散熱方案，配備了備用空調(diào)、通風(fēng)門(mén)窗以及專(zhuān)門(mén)風(fēng)道，用于改善高壓變頻器的運(yùn)行環(huán)境。再者為進(jìn)一步保障高壓變頻器能夠安全、可靠的運(yùn)行，選擇了具有自動(dòng)跳閘的欠壓脫扣線(xiàn)圈的斷路器，以免因其拒絕做動(dòng)作而損壞變頻器。最后則是規(guī)范安裝了HARSVEST-A06/130型號(hào)的高壓變頻器，并經(jīng)電氣試驗(yàn)驗(yàn)證其實(shí)用性和有效性。

2.3效果分析

通過(guò)對(duì)比分析該火電廠吸風(fēng)機(jī)應(yīng)用高壓變頻器前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，較之擋板調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速調(diào)節(jié)的綜合輸入功率大大減少，其中輸入測(cè)功率因數(shù)由0.7提升至0.97及以上，據(jù)估計(jì)，每年由節(jié)約電量所帶來(lái)的直接效益便可達(dá)到80萬(wàn)元，且在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下其整體效率可達(dá)到94-96%，足以見(jiàn)得，運(yùn)行效率也得到了顯著改善，完全達(dá)到了技術(shù)要求。同時(shí)電氣試驗(yàn)結(jié)果證明，該高壓變頻器的輸出電壓不對(duì)稱(chēng)度合格，電流波形與輸出電壓基本無(wú)畸變，電壓總諧波畸變率為1.14%低于限值規(guī)定4%，變頻調(diào)速相對(duì)平滑，不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，電機(jī)振動(dòng)幅度和溫升也相對(duì)降低等［3］。說(shuō)明其可行有效，安全可靠，值得推廣。

3　結(jié)束語(yǔ)

高壓變頻器在火電廠中的廣泛應(yīng)用，既是高壓變頻器發(fā)展的大勢(shì)所趨，也是火電廠生存的現(xiàn)實(shí)需要，而且實(shí)踐證明，其在保障火電廠系統(tǒng)設(shè)備的正常而穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，起到了顯著的節(jié)能降損作用。故當(dāng)務(wù)之急便是繼續(xù)加大研究力度，使其更好的服務(wù)于火電廠的發(fā)展與節(jié)約型社會(huì)的構(gòu)建。

［1］趙東輝，郭變清.淺析高壓變頻器在火電廠的應(yīng)用［J］.電工研究，2015（06）：65-66.

［2］孫晉志，張馨文.淺議高壓變頻器在火電廠中的運(yùn)行與維護(hù)［J］.產(chǎn)品與應(yīng)用，2014（09）：98-99.

［3］姜茹，張?jiān)品?火電廠高壓變頻器選擇與應(yīng)用［J］.建筑電氣，2013（12）：52-53.