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        變頻技術在電廠節(jié)能改造中的應用分析

        2016-12-31 00:00:00徐洋何成成
        科技創(chuàng)新與應用 2016年11期

        摘 要:火力發(fā)電廠中,發(fā)電機組的輔機設備引風機、送風機等多采用恒轉速調(diào)節(jié)風量擋板運行方式,此種方式存在著諸多問題:機組低負荷運行時,風量靠擋板調(diào)節(jié)實現(xiàn),而電機的功率不變出現(xiàn)設備效率低、節(jié)流損失大、維護和檢修費用高等。在介紹變頻技術的原理基礎上,和某電廠采用變頻調(diào)速的實例,闡述變頻技術在節(jié)能降耗中的顯著成效。

        關鍵詞:變頻器調(diào)速;節(jié)能;改造;引風機

        引言

        變頻技術在電廠應用非常廣泛,隨著發(fā)電負荷的變化,電機的轉速需要隨時跟蹤變化,譬如引風機的轉速。而電機在工頻下低效率運行,導致大量的能量被浪費,在機組變負荷運行方式下,通過變頻技術取代常規(guī)的定速驅動系統(tǒng),是電廠的風機節(jié)能的有效途徑。

        1 變頻節(jié)能原理概述

        1.1 變頻器調(diào)速工作原理

        在很長的時間內(nèi),電氣設備所使用的交流電的頻率都是維持在不變的狀態(tài),變頻技術的運用就是使頻率能夠隨意改變和運用的技術?,F(xiàn)如今,變頻技術中最活躍以及最快發(fā)展的就是變頻調(diào)速技術。

        由式(1)可知,電動機的轉速與電源的頻率、轉差率、電機的極對數(shù)有關。一臺特定的電機,磁極對數(shù)p是不變的,轉速n與頻率f成正比,只需改變頻率f即能改變電動機的轉速,當頻率f穩(wěn)定變化時,電動機轉速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的,是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。

        1.2 變頻技術的節(jié)能原理

        風量與轉速成正比;風壓與轉速的平方成正比;軸功率與轉速的三次方成正比;風機作變頻時,頻率與轉速成正比。為了保證生產(chǎn)的需求,各種機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富余量。電機在低負荷下運行,除達到動力驅動的要求外,多余力矩增加了有功功率的消耗,造成電能的損失,在負荷偏高時,可降低電機的轉速,使其在恒壓的同時節(jié)省電能,電機的電能將以三次方的速率下降,由此可見調(diào)節(jié)轉速是風機節(jié)能的重要手段。對于水泵改造來說,將變頻技術應用在水泵的節(jié)能改造中,能夠使水泵壓力的浪費顯著降低,避免水泵做無用功,控制水泵電動機的運行壓力在正常范圍內(nèi),降低壓力能源的損耗,優(yōu)化電機能源配置,減少運作成本。

        2 工程應用

        2.1 變頻改造前情況

        某電廠引、送風機均采用高效離心風機,由于建廠時沒有考慮到節(jié)能降耗的問題,風量的調(diào)整靠調(diào)節(jié)風量擋板來完成,低負荷時,送、引風機的功率不變只能通過調(diào)整擋板位置來改變風量,風量擋板不能全開,這樣不僅節(jié)流損失大,而且能量損失也很大,并且風門擋板漏風較嚴重,影響鍋爐熱效率,而且對風道磨損嚴重,影響經(jīng)濟效益。

        2.2 變頻改造方案

        經(jīng)過公司研究決定,將原引送風機閥門調(diào)節(jié)的運行方式改為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風量運行方式。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,變頻器還加裝了工頻旁路。當變頻器故障、維修、異常時可以快速自動切換至工頻運行,而不影響系統(tǒng)穩(wěn)定。電氣保護回路要求工頻和變頻形成互鎖,即變頻器出現(xiàn)開關和工頻開關不能同時閉合。并且在DCS上和就地有工頻、變頻轉換操作把手。

        2.3 變頻改造后情況

        經(jīng)過公司研究決定,將原引送風機閥門調(diào)節(jié)的運行方式改為變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風量運行方式。應用變頻調(diào)速后電機的電壓、電流明顯下降、電機輸入功率明顯減少。運行工況點明顯改善,風門可以全部打開,完全由轉速調(diào)節(jié)風量,對生產(chǎn)操作極為方便,并且有利于風機的維護保養(yǎng),延長使用壽命。變頻器直接控制電機,通過調(diào)速來驅動風機工作,從而提高了風機的傳動效率。

        3 變頻改造后的效益分析

        3.1 直接效益

        該電廠引風機功率為110KW、頻率為50Hz、電壓380V、電流150A。風機調(diào)速后頻率43.9Hz時能滿足生產(chǎn)需求。

        可見,該電機變頻改造后,變頻控制器條件能夠有效取代傳統(tǒng)能耗較為嚴重的擋風板式調(diào)節(jié),降低風機的電流沖擊,減少機械設備的震動頻率,降低設備故障產(chǎn)生的幾率,減少設備的維修量,實現(xiàn)風量、風壓的自動調(diào)節(jié),達到節(jié)能的作用。電機電流下降明顯。

        3.2 間接效益

        在應用變頻調(diào)速后,該改造項目除了電量外在設備保養(yǎng)上和維護上也起到了一定的作用。

        (1)電機實現(xiàn)了軟啟動,電機啟動電流小,避免了啟動電流對系統(tǒng)的影響,造成系統(tǒng)電壓瞬間降低,其他設備低電壓保護動作。

        (2)低負荷運行時,風量擋板可以全開,降低了節(jié)流損失,減輕了風道的振動和磨損。

        (3)風機低速運行時,減小了風機葉輪的磨損,減少了風機振動和軸承的磨損。

        (4)變頻器具有過電壓、欠電壓、過電流等可靠的保護,使系統(tǒng)運行可靠性提高。

        4 結束語

        變頻技術的使用提高了電機使用質(zhì)量,降低了能耗,節(jié)約了能源,變頻調(diào)速技術的應用就是要對這些設備進行改造,從而達到節(jié)約能源的作用。當變頻技術在全國大力推廣之際,文章以某電廠引風機變頻改造為契機,闡述風機變頻改造后,尤其是在低負荷時所取得的經(jīng)濟效益,并通過變頻改造前后的運行工況的對比,驗證變頻技術在節(jié)能方面的顯著功效。

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