解開元(華北電力大學,河北 保定 071000)
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淺談火電廠中變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能分析
解開元
(華北電力大學,河北保定071000)
摘要:當前,隨著我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展,發(fā)電廠也逐漸增多,但由于非可再生能源的不斷減少,因此發(fā)電廠在發(fā)電或供熱的同時,也要考慮減少對非可再生能源的使用和對自身發(fā)電設備的節(jié)能使用。本文簡述了火電廠變頻調(diào)速器及其節(jié)能功能,探討了火電廠在變頻調(diào)速技術(shù)上的節(jié)能應用,旨在為我國火力發(fā)電廠能夠更加健康、穩(wěn)定的發(fā)展,做出自己的微弱貢獻。
關(guān)鍵詞:火電廠;變頻調(diào)速;節(jié)能功能
傳統(tǒng)的火電廠在現(xiàn)今的發(fā)展中,已經(jīng)不能充分滿足日益增長的社會需要,一方面,原始資源投入成本較高,另一方面,由于發(fā)電設備中對熱能、機械能等的消耗,也使得發(fā)電過程中會有能量的無端損耗。如何解決當前傳統(tǒng)火電廠的現(xiàn)狀?如何減少投入成本、提高生產(chǎn)效率、增加火電廠的行業(yè)競爭實力?就成為目前火電廠亟待解決的首要問題。根據(jù)變頻調(diào)速技術(shù)的原理,將變頻調(diào)速技術(shù)應用于火電廠的設備之中,有利于對發(fā)電設備技能,從而能夠減少成本并提高生產(chǎn)效率,這對于火電廠的發(fā)展有重要的作用。因此,對于“火電廠中變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能分析”的研究,就具有極大的現(xiàn)實意義。
一般來說,變頻調(diào)速的設備統(tǒng)稱為變頻調(diào)速器,其工作原理是:將原有的工作頻率電源,通過調(diào)整電機的轉(zhuǎn)動速度而改變工作電源的頻率,使之轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌l率的交流性電源,來達到使電機改變原有的運行速度的一種設備。
1.1變頻調(diào)速器的用途及功能
從目前角度來看,變頻調(diào)速器在眾多的生產(chǎn)行業(yè)領域中都有用到,并且已在多種電機上進行了變頻調(diào)速工作,為多種電機匹配出與之相符合的運行速度和頻率電源。這其中不僅包含數(shù)控機床、動力壓縮機中,還重點包含了發(fā)電廠中的風力電機與水泵。尤其在發(fā)電廠中,對風機和水泵的利用率極高,而這兩個設備在運轉(zhuǎn)過程中還造成很大的電力消耗,使得變頻調(diào)速技術(shù)在發(fā)電廠中的節(jié)能應用成為了必然。此種變頻調(diào)速器在節(jié)能工作中有眾多電源接口,并能夠進行頻率高低和轉(zhuǎn)速快慢的調(diào)節(jié),同時還能夠與其他自動化儀器和設備進行很好的連接,實現(xiàn)對這些設備的遠程監(jiān)控工作[1]。
1.2變頻調(diào)速器的優(yōu)勢
變頻調(diào)速器在使用上較為的方面和快捷,通過在簡單的按鈕操作,就可以將電機頻率和轉(zhuǎn)速進行調(diào)整,并在顯示屏中顯示出來。不但能做大幅度調(diào)速,還能進行微調(diào),精確性很高。同時,其最主要的優(yōu)勢在于利用變頻和調(diào)速將電機使用中的不利運轉(zhuǎn)和耗電量過大等缺點及時的扭轉(zhuǎn)過來,使電機設備達到節(jié)能的效果[2]。
2.1變頻調(diào)速技術(shù)的具體應用條件
首先,利用電機內(nèi)部磁場在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生能量,并將能力傳遞出去,這是交流電機在其工作中的基本原理。在內(nèi)部磁場運轉(zhuǎn)中,有時會由于交流電機的氣隙磁通量增大,逐漸超出內(nèi)部鐵心的負荷程度,使得勵磁電流加強,容易將電子繞組燒毀;有時會由于交流電機的氣隙磁通量不足,內(nèi)部磁場不能進行有效運轉(zhuǎn),使得不能傳遞出充足的能量,使交流電機的工作效率極大降低。因此,在對交流電機運用變頻調(diào)速技術(shù)時,要先確保交流電機的氣隙磁通量較為平衡和穩(wěn)定[3]。其次,應考慮到異步電機的操控特殊性,在電機運轉(zhuǎn)時,有時會由于電機的額定頻率要小于實際的供電頻率,使得電機的電壓無法由額定電壓的升高而升高,并且,在此時運用變頻調(diào)速技術(shù)進行頻率的增高,則會影響電機的氣隙磁通量,使之變?nèi)?,同時也減小了轉(zhuǎn)矩。因此,在對異步電機運用變頻調(diào)速技術(shù)時,要進行具體的分析:在電機的額定頻率大于供電頻率時,氣隙磁通量將為最大,采用恒轉(zhuǎn)矩進行調(diào)速;在額定頻率低于供電頻率時,電壓所輸出的數(shù)值職高,采用恒功率調(diào)速。
2.2對變頻調(diào)速器的配制
火電廠在進行變頻調(diào)速器配制時,還要考慮以下情況:首先,火電廠中的大型輔機基本采用的是機組配置形式,往往由兩臺輔機設備進行連接,而在實際工作中,通常一臺輔機設備就能夠完成正常運轉(zhuǎn)工作,當輔機達到飽和運轉(zhuǎn)的情況下,再進一步采用變頻調(diào)速器就會加大設備的損耗,這時就可以采用在其中一臺輔機設備上采用變頻調(diào)速技術(shù),當輔機機組面對較低的負荷時,讓其中一臺輔機設備運轉(zhuǎn),并進行變頻調(diào)速工作;當輔機機組面對較高的負荷時,讓兩臺輔機組成的機組同時運轉(zhuǎn),并停止進行變頻調(diào)速工作[4]。此外,還需及時觀察輔機的符合情況,及時的通過遠程操控,改變變頻模式。其次,有些電機在運用變頻調(diào)速技術(shù)后,高次諧波會在定子電流中產(chǎn)生,不僅會使電機升溫,從而降低電機功率,嚴重的還會出現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)不正?;蚴ъ`等現(xiàn)象,因此,在變頻調(diào)速技術(shù)中,還要進行逐步的改良和完善,以保障電機的安全。再次,有些電機在運用變頻調(diào)速技術(shù)后,電機的轉(zhuǎn)矩減小,轉(zhuǎn)速也隨之降低,這會使電流也逐步降低,產(chǎn)生的熱量減少,使得風機組中的單獨風機排煙的溫度不均衡,為防止此種問題發(fā)生,可將風機組中的送風通道由單獨改為整體,形成主管道送風。最后,電機在運用變頻調(diào)速技術(shù)時,變頻調(diào)速器中的載波頻率很容易與電機內(nèi)部磁場中的鐵心產(chǎn)生諧振問題,使得整體改造設備的運轉(zhuǎn)噪音過大,因此,在變頻調(diào)速技術(shù)中要對載波頻率進行調(diào)整,以達到減少運轉(zhuǎn)噪音的目的。
綜上所述,通過變頻調(diào)速技術(shù),不僅能夠使火力發(fā)電設備在發(fā)電中節(jié)約能源,從而提高了生產(chǎn)效率,還使火電廠的原始資源成本有效的降低,為我國非可再生能源的合理使用,做出了積極的促進作用。并且,此種節(jié)能技術(shù)還具有廣闊的市場發(fā)展空間和潛力,如若運用得當,將會使火電廠在發(fā)電過程中有更好的節(jié)能表現(xiàn)。
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[4]辛沙.變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能分析[J].內(nèi)蒙古石油化工,2011,05(22):83-84+153.
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.171