高压变频器在火电厂的应用研究

2016-08-15宋宜沛于龙飞华电国际莱城发电厂山东莱芜700华电电力科学研究院杭州30000

山东工业技术 2016年16期

关键词：水泵变频器风机

宋宜沛，于龙飞（.华电国际莱城发电厂，山东莱芜 700；.华电电力科学研究院，杭州 30000）

高压变频器在火电厂的应用研究

宋宜沛1，于龙飞2
（1.华电国际莱城发电厂，山东莱芜 271100；2.华电电力科学研究院，杭州 310000）

为推动节约型社会的快速发展，火电厂作为社会能耗大户有着巨大的节能潜力，而高压变频器的发展和应用可促进火电厂节能效益和社会效益的改善和提高，因而备受青睐。对此，本文就高压变频器在火电厂中的应用作了重点研究，希望对火电厂健康发展有所启示。

高压变频器；火电厂；应用

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

高压变频器的推广使用已然成为当下优化工艺流程、提高产品质量以及节约电能的一种重要手段，特别是其与火电厂系统设备的有效融合，更是促进了火电厂整体效益的提升。因此在节能环保呼声越来越高的新形势下，深入研究和创新高压变频器在火电厂中的应用方法和途径势在必行。

1　在火电厂中应用高压变频器的意义

1.1基本原理

高压变频器其实是一种电能控制装置，即经串联连接多台单相三电平逆变器进行通断，以实现原有工频电源频率的变换。具体而言，高压变频器是建立在电机学基础之上的，即电机转速满足n=［（1-s）60f］/p=n0-（1-s）的关系式，其中s、p、f分别表示滑差、电机极对数和电机运行频率，而且可以看出，n0=60f/p与电机的运行频率成正比，调节f即可改变电机转速，同时s与负载有关，且随着负载的增大而增加，故在负载增加的情况下，电机运行的实际转速会有所下降［1］。

1.2现实意义

就当下而言，高压变频器已在电力能源、石油化工、矿业生产、冶金钢铁等行业中的水泵、风机、压缩机等设备中得到了良好的运用，且在改进工艺流程、改善产品质量、实现设备节能降耗等方面发挥了显著作用。之所以在火电厂中强调高压变频器的应用也是基于这一主要优势，毕竟风机、水泵等设备的定速运行在机组负荷变化的情况下会造成使用效率的降低和大量能量的损耗。分析风机和泵类的转速n、压力H、流量Q、轴功率P等之间的关系可知，即Q1/Q2=n1/n2，H1/ H2=（n1/n2）2，P1/P2=（n1/n2）3，在采用高压变频器后，若减小风机和泵类设备的流量，电机转速会随之降低，能耗则以转速三次方的比率下降，可见实现了显著节能。而对于恒转矩负荷和波动功率负荷，即使应用变频器也难以发挥节能效果，因此目前高压变频器在火电厂中的应用主要体现在风机与泵类设备中。

2　高压变频器在火电厂中的应用研究

由于高压变频器具有电源输入质量高好，调速精度高、范围大、稳定性好，既可以在低转速下实现平滑而良好的起步加速，也可以保证电机的高效率、低噪声运行，加之具备自我诊断与保护功能，所以在火电厂水泵、吸风机、送风机、射水泵、凝结水泵、锅炉风机等设备中应用较多。

2.1案例信息

为更为直观的了解高压变频器在火电厂中的应用情况，在此结合某实际案例加以分析。已知该火电厂中的两台火力发电机组为125MW，正常工作状态下为80%的满负荷，满负荷和调峰运行状态下的机组吸风机入口挡板开度分别为60%和40%，可见其工作效率之低和能量损失之多，同时控制风量期间的阻力损耗还增加了电能消耗，显然不利于机组的高效、经济运行，故为适应市场发展，实现节能降耗，在吸风机中运用高压变频器势在必行。

2.2技术改造

为使高压变频器更好的适应和服务于吸风机，以达到优化工艺和节能降损的目的，主要作了以下技术改造：首先基于对电缆屏蔽作用和三相对称性的考虑，适当增大了其截面，将敷设长度控制在100m以内，并更换了截面载流量裕度小于2的电力电缆，同时为防止信号干扰，还将信号电缆、控制电缆与电源电缆分时作了敷设［2］。其次根据实际情况和合理计算优化了设备通风与散热方案，配备了备用空调、通风门窗以及专门风道，用于改善高压变频器的运行环境。再者为进一步保障高压变频器能够安全、可靠的运行，选择了具有自动跳闸的欠压脱扣线圈的断路器，以免因其拒绝做动作而损坏变频器。最后则是规范安装了HARSVEST-A06/130型号的高压变频器，并经电气试验验证其实用性和有效性。

2.3效果分析

通过对比分析该火电厂吸风机应用高压变频器前后的数据发现，较之挡板调节，变频调速调节的综合输入功率大大减少，其中输入测功率因数由0.7提升至0.97及以上，据估计，每年由节约电量所带来的直接效益便可达到80万元，且在机组正常运行状态下其整体效率可达到94-96%，足以见得，运行效率也得到了显著改善，完全达到了技术要求。同时电气试验结果证明，该高压变频器的输出电压不对称度合格，电流波形与输出电压基本无畸变，电压总谐波畸变率为1.14%低于限值规定4%，变频调速相对平滑，不会对电动机和电网产生冲击，电机振动幅度和温升也相对降低等［3］。说明其可行有效，安全可靠，值得推广。