摘 要:隨著我國社會生產(chǎn)力的高速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)水平得到了不斷提高,這為電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展平臺。目前,變頻調(diào)速已經(jīng)迅速發(fā)展成為一項實用工業(yè)技術(shù),在工廠電機拖動系統(tǒng)中得到了普遍的應(yīng)用,并且取得了非常明顯的效果,不僅僅大幅度提高了生產(chǎn)效率,在各項性能上都得到了很好的完善。本文對于變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機設(shè)備中的節(jié)能性進(jìn)行了分析,結(jié)合電廠輔機,對于變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機的應(yīng)用中需解決的問題也進(jìn)行了深刻思考。
關(guān)鍵詞:變頻器;電廠輔機;節(jié)能
中圖分類號:TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004-7344(2018)18-0059-02
引 言
自20世紀(jì)90年代以來,交流變頻調(diào)速技術(shù)及相關(guān)裝置取得了快速地進(jìn)步,其變頻調(diào)速在頻率范圍、動態(tài)響應(yīng)、低頻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差補償、功率因數(shù)、工作效率等方面都取得了相當(dāng)大的進(jìn)步,使用率得到了大幅度提高。與此同時,在節(jié)約能源、改善工藝以及提升生產(chǎn)效率等方面都得了很好地作用,從而取得了非常豐富的經(jīng)濟效益。但是,變頻調(diào)速技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用還存在一定的局限性。伴隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展以及相關(guān)政策的實施,各個火力發(fā)電廠都將降低電廠用電率降低發(fā)電成本提高電價作為發(fā)展目標(biāo),因此,為變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的空間。本文為了使變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機設(shè)備中更好地應(yīng)用,展開了詳細(xì)分析,望能夠提供有益參考。
1 變頻器在電廠輔機應(yīng)用中的節(jié)能分析
近幾年來,節(jié)能隨著社會的發(fā)展,逐漸走入人們的視野中。通常而言,在電廠輔機中應(yīng)用高壓變頻器首先就要考慮節(jié)能問題,其次是要重視與其他控制系統(tǒng)的配合問題。低壓變頻器在安裝時,相關(guān)人員需對這兩個問題進(jìn)行仔細(xì)考慮。因此,電廠安裝變頻器時,相關(guān)人員需要著重思考節(jié)能問題,這也是現(xiàn)代社會發(fā)展中備受關(guān)注的話題。
要想對變頻器進(jìn)行科學(xué)、合理的節(jié)能管理,相關(guān)人員首先要了解能夠進(jìn)行節(jié)能的場所。一般來說,在電廠鍋爐輔機中,主要是應(yīng)用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場所,這要根據(jù)實際生產(chǎn)需求針對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度、水壓等指標(biāo)進(jìn)行控制,同時,為了滿足工藝需求以及實際運行狀況,還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),通常會調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)節(jié)受控對象。由此一來,不管生產(chǎn)的需求量,風(fēng)機都可以正常運行,其運行工況的變化也能夠?qū)⒛芰恳燥L(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉。在生產(chǎn)中,不單單是控制精度具有局限性,還會產(chǎn)生大量的能源消耗和設(shè)備損耗,這在很大程度上增加了生產(chǎn)成本,降低設(shè)備的使用壽命,增加設(shè)備維護(hù)、維修費用。
2 變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機的應(yīng)用中應(yīng)解決的問題
電廠輔機進(jìn)行變頻控制改造時,廠家通常都會在原有設(shè)備的基礎(chǔ)進(jìn)行改善。雖然變頻器在進(jìn)行出廠設(shè)計時已經(jīng)考慮到了實際現(xiàn)場設(shè)備的狀況,但是,工廠在使用變頻器時還會產(chǎn)生很多問題。因此,對于改造的設(shè)備進(jìn)行綜合分析還是非常有必要的,且要不斷的完善,使其達(dá)到最佳使用效果。據(jù)目前各個廠家對于變頻器的實際應(yīng)用情況,本文認(rèn)為可以從以下方面著手。
2.1 電機的特性試驗和技術(shù)規(guī)范的再修訂
對于普通電動機來說,當(dāng)由變頻提高電源使,它的變頻器輸出端的電壓和電流諧波會在一定程度上增加電機損耗,降低運行效率且溫度升高。高次諧波導(dǎo)致增加損耗體現(xiàn)在定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、鐵耗以及附加損耗的增加。在這中間,最為明顯的就是銅耗,這是由于異步電機往往在轉(zhuǎn)差接近為1的狀態(tài)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn),因此轉(zhuǎn)子銅耗相當(dāng)大。在較為普通的異步電機中,為了很好地改善其性能,轉(zhuǎn)子的趨膚效應(yīng)常常增加實際阻抗,最后使得銅耗增加。
還有一方面,這是因為電機線圈間存在分布電容,在高次諧波電壓輸入時,線圈間的電壓不具有均勻性,此類長期反復(fù)作用會導(dǎo)致定子線圈的某部分絕緣的損傷,最后出現(xiàn)線圈老化的現(xiàn)象,這對于普通異步電動機的絕緣結(jié)構(gòu)來說是不能接受的。
此外,電機的電磁回路無法絕對對稱,因此,變頻器輸出電源中的各次諧波分量都將與電磁回路中存在的固有空間諧波分量產(chǎn)生相互作用,從而產(chǎn)生各種電磁脈動。與此同時。當(dāng)電機在不斷調(diào)節(jié)頻率的情況下,易與電機機械部分產(chǎn)生機械共振,使得電機機械部位受損。
綜上,在變頻調(diào)速改造中,為了更好地防止出現(xiàn)上述問題,在技術(shù)設(shè)計工作時,應(yīng)考慮和電動機制造廠家進(jìn)行技術(shù)合作,從而做到科學(xué)、合理的調(diào)節(jié)電機的相關(guān)特性。
2.2 電力電纜選型要點和敷設(shè)要求
變頻器輸出端與電機利用電纜敷設(shè)的方式形成聯(lián)系的,且線路各相均存在對地電容,因此,在運行狀態(tài)下,線路的電容電量是不等的。若電纜附設(shè)距離過長,線路中又有高次諧波電流,一旦出現(xiàn)單相接地時,故障電容電流點燃的電弧熄滅時間過長,這會使得這端電纜過熱,從而出現(xiàn)非故障絕緣的現(xiàn)象。
因此,在變頻調(diào)速改造工作中,對于輸出電源電纜,充分考慮電纜結(jié)構(gòu)上的三相對稱和屏蔽能夠增加電纜截面,敷設(shè)長度不超過限定值(100m),若原輸出的電源電纜是非屏蔽或者截面載流量裕度小于2,那么應(yīng)調(diào)換為更加符合要求的電力電纜。在現(xiàn)場敷設(shè)施工中,相關(guān)人員要把電源電纜與控制電纜和信號電纜分開再進(jìn)行敷設(shè),防止因電源電纜中存在的高次諧波產(chǎn)生的磁場而干擾其他信號。
2.3 變頻器工作環(huán)境的基本要求
因高壓變頻器的逆變部分使用的是高壓IGBT等功率器件,它的開、關(guān)頻率大于100Hz,很容易產(chǎn)生高次諧波電流,從而使得變頻裝置在運行時產(chǎn)生較大的熱量。一般來說,變頻器上部會配有排風(fēng)扇,能夠把柜內(nèi)的熱量排放到室內(nèi),從而使室內(nèi)環(huán)境升溫,最終會使柜內(nèi)各個器件運行的可靠性受到影響。因此,在設(shè)計中,應(yīng)將變頻調(diào)速裝置單獨安置在變頻調(diào)速室內(nèi),室內(nèi)還要安裝備用空調(diào)等相關(guān)設(shè)施,從而將室內(nèi)溫度控制在變頻器要求的范圍內(nèi),且設(shè)計好通風(fēng)門窗,有需要時可使用專門風(fēng)道來進(jìn)行通風(fēng)和冷卻。
2.4 高壓供電系統(tǒng)出口斷路器控制的技術(shù)完善
變頻調(diào)速裝置使用變頻器的高壓側(cè)應(yīng)于高壓系統(tǒng)中的開關(guān)柜直接相連,但是,開關(guān)柜的保護(hù)范圍僅僅是供電線路與變壓器低壓側(cè)的短路,而變頻器的故障應(yīng)該依靠變頻器自身檢測保護(hù)系統(tǒng)來完成。一旦變頻器出現(xiàn)故障而發(fā)出跳閘信號時,斷路器應(yīng)可靠動作跳閘。然而,普通斷路器的高壓開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)跳閘回路斷線或直流控制電源小事的現(xiàn)象,變頻器剛好產(chǎn)生故障時,跳閘線圈已經(jīng)失電,斷路器拒絕動作,由此會使變頻器的內(nèi)部功率器件出現(xiàn)損耗。因此,在設(shè)計過程中若采取具有欠壓脫扣線圈的斷路器,若產(chǎn)生跳閘回路斷線或控制電源消失時,斷路器為了保護(hù)變頻器不受損害,會自動跳閘。
3 結(jié) 語
近些年來,我國社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展與進(jìn)步,在我國社會高速發(fā)展的過程中,電力電子技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,變頻器的各項技術(shù)性能也得到了巨大的發(fā)展空間,大大的提升了變頻器開關(guān)器件的耐壓水平,很好地解決了與電機電壓匹配上的難題,以及風(fēng)機水泵等節(jié)能用調(diào)速裝置具有低成本、高回報等,使得變頻器在電廠輔機設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機設(shè)備上的應(yīng)用進(jìn)行了深刻分析,旨在更好地促進(jìn)變頻調(diào)速的應(yīng)用,提升節(jié)能技術(shù),為其提供更為廣闊的發(fā)展空間,從而促進(jìn)我國社會更好、更快的發(fā)展。
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收稿日期:2018-5-15