变频器在火力发电厂直接空冷系统中的有效运用

2015-04-16朱明皓

建材与装饰 2015年48期

关键词：轴流火力发电厂风量

朱明皓

（内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司内蒙古呼伦贝尔市　021025）

变频器在火力发电厂直接空冷系统中的有效运用

朱明皓

（内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司内蒙古呼伦贝尔市021025）

本文在介绍火力发电厂直接空冷系统的基础上，探讨变频器在其中应用的优势、要点以及注意事项，以实现优化直接空冷系统作用的目标。

变频器；火力发电厂；直接空冷系统；运用

我国电能绝大部分属于火电，火力发电厂数量十分多，在当前火力发电厂中，汽轮机组功率越来越多，循环水为介质的冷却系统已经无法满足其需求，直接空冷系统应用越来越加广泛，具有占地面积小、投资少、煤耗低等优点。传统的直接空冷系统调整方式难以使其处于最优状态，应用变频器来优化直接空冷系统运行，有着重要现实意义。

1　火力发电厂直接空冷系统概述

空冷技术是通过采取翅片管式空冷散热器，利用环境中空气来对汽轮机排气进行冷凝的一种技术，以空冷技术为核心的冷却系统就是空冷系统，主要有直接空冷系统和间接空冷系统两种。

直接空冷系统主要包括凝结水装置、真空疏水装置、排气/抽气装置以及空冷凝器等，由于其建筑规模较为庞大，高度一般在30～40m左右，又被称为空冷岛。直接空冷系统的工作原理是：在轴流冷却风机驱动下，空气从翅片管束外侧流过进入到汽轮排气管内，然后空气会与饱和蒸汽间发生换热，饱和蒸汽温度降低后凝结成饱和水，完成冷却过程[1]。

2　变频器在火力发电厂直接空冷系统中的应用分析

2.1优势

在传统直接空冷系统中，轴流冷却风机进风量的调节是通过调整风门、挡板来实现的，根据系统的需求，来使挡板与风口间呈相应的角度，控制进风量大小。在此种调节方式中，存在的问题是：无论风量进入的多少，冷却风机始终是全速运转的，其控制灵活性不足，且会造成能源浪费、加剧风机损耗。

在直接冷空系统中应用变频器，可以根据系统的实际需求，来灵活调整冷却风机运行状态，比如在风量需求大时，可以通过变频器调整使风机满载运行；风量需求小时，调整变频器来降低风机功率。如此以来，就可以解决传统控制方式中的能源浪费、运行成本高的问题；同时，由于变频器对风机的调整是一种软启动，可以降减少风机启动过程出现的磨损，延长风机使用寿命。

2.2应用要点

在直接空冷系统中应用变频器，是通过对主机的控制来实现变频控制柜工况参数的调整，从而完成轴流冷却风机启动、停止以及转速的控制，保持汽轮机排气压力的稳定。在变频器应用过程中，其要点有以下几方面：

（1）在变频器选择上，无论是变转矩或恒转矩类变频器，其控制能力都需要达到轴流冷却风机启动、运行调整的要求，过载力矩需要高于一般风机，确保变频器可以控制风机运行状态；同时，要提高变频器的频率输出范围，达到轴流风机电机运行转速的范围。

（2）在变频器电压要扩宽其电压波动范围，保证在电网电压低落之后，系统输出依然保持稳定，确保轴流风机启动和运行的正常，预防电网电压瞬时跌落、低压运行出现的电机停机或运行失稳等问题。

（3）在变频器电流方面，需要尽量使其输出电流与正弦波相接近，降低变频器产生的谐波电流，以防大量变频器使用过程中干扰电网，危害电气设备运行的安全。一般来说，变频其输出电流失真要在3%以内，输出波形不会造成电动机谐振，转矩脉动在0.1%以内[2]。

（4）在变频器保护方面，需要设有相应的保护装置，比如功率过载保护、过热熔断保护、输入输出缺相保护以及母线过压保护等，有效保障系统运行的稳定与安全，减少变频器损耗，延长其使用寿命。

（5）在电动机保护方面，变频器需要为电动机提供过载、过流、过压、过热和欠压、接地等保护，同时，连接电动机PTC热敏元件，进行连锁保护，避免电动机在不安全状态下运行，保障风机电机的安全，提高直接冷空系统效率。

（6）在控制方式方面，为提高风机类变转矩负载应用水平，变频器的控制方式要具有多样性，符合V/F平方曲线特性，在需要快速重启时，可以进行飞车启动，减少启动周期；在负载较轻时，通过磁通优化控制，对励磁电流进行自动调节，降低功率消耗，提高系统效率。

（7）在控制性能方面，根据电机运行状态，变频器可以自动调整开关频率，按照电动机噪声、温升变化的要求，变频器能够持续动态调整，适应电动机状态；同时，变频器还应当能够主动排风，在-15～50℃范围内，变频器运行不会发生降容问题。

2.3注意事项

在变频器应用过程中，即使对其输出电流加以限制，降低每台变频器的谐波电流，但在多台变频器的的相互叠加作用下，依然会产生较大的谐波电流，造成导体电阻增大，导致设备发热，增加设备附加损耗，同时也会影响轴流风机工作效率。对此，为降低谐波危害，可以在系统中安装滤波装置，滤除谐波，来消除变频器谐波电流对系统的干扰，保证系统电流、电压的稳定。