陳建軍

摘 要：在火電廠的各類輔機設備中，風機、泵類設備占據(jù)了絕大多數(shù)的比例，其耗電量也同時占據(jù)電廠總耗電量的50%以上，而事實上，風機和泵類設備在使用過程中，都存在較大的裕量，蘊藏著巨大的節(jié)能潛力。在火電廠裝機容量不斷擴大，調峰力度增加的影響下，機組的負荷變化頻繁且變化幅度較大，必須對風機的轉速以及泵類設備的流量等進行實時調節(jié)，以提高能源的利用效率。本文主要針對高壓變頻技術在火電廠風機和泵類節(jié)能改造中的應用進行分析和探討，希望能為火電廠工作的順利進行提供理論支持和方案參考。

關鍵詞：高壓變頻調速技術；火電廠；風機；泵類；節(jié)能

前言

隨著經濟的高速發(fā)展，我國社會對于電力的需求也在不斷增長，能源短缺問題受到了社會各界的廣泛關注。作為電力產品的主要生產者，火電廠同時也是資源消耗的大戶，在生產過程中，需要消耗大量的能源資源，尤其是風機和泵類設備，其節(jié)能研究受到了越來越多專業(yè)人員的重視。在不斷的發(fā)展過程中，變頻調速技術憑借自身運行穩(wěn)定、故障率低、節(jié)能效果顯著等特點，在火電廠節(jié)能改造工作中得到了廣泛的應用。

1 火電廠風機和泵類設備能耗現(xiàn)狀

最近幾年，社會生產力水平快速提高，帶動了人們生活水平的提高，同時也使得社會對于電力的需求不斷增加。為了滿足日益增長的電力需求，火電廠的機組容量不斷擴展，同時為了保證電力生產和供應的可靠性和安全性，機組分配利用小時數(shù)相對較低，加入平均負荷也較小，則循環(huán)水泵的耗電量會隨著升高，給水泵同樣會受此影響而出現(xiàn)耗電量的增加。對于風機設備而言，由于煤炭市場的不斷變化及配煤摻燒技術的推廣，使得煤炭的質量與以前相比有了一定的下降，為了提高風壓，風機的耗電量也有所上升。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前大型火力發(fā)電廠中的風機和泵類設備用電量占據(jù)了發(fā)電產用電總量的50%以上，加上燃料質量問題、設計問題等，火力發(fā)電廠普遍存在著設備能耗高、機組負荷率低的問題，在很大程度上影響了發(fā)電廠的經濟效益。因此，做好風機和泵類設備的節(jié)能降耗工作，是十分必要的。但是，目前采用的節(jié)能技術并沒有取得良好的成效。以水泵流量的調節(jié)為例，目前常用的方法是使用節(jié)流閥進行調節(jié)，這種方式僅僅是對通道的通流阻力進行了改變，對于電動機的輸出功率卻并沒有顯著的影響，從而造成了能源的浪費。

對此，從上世紀八十年代起，國外的許多企業(yè)加快了對高壓大功率變頻設備的研制，并在火電廠輔機節(jié)能改造工程中廣泛應用。上世紀末，我國部分大型火力發(fā)電廠也開始引入高壓變頻器，對風機和泵類設備進行相應的節(jié)能改造，并取得了非常顯著的成果。到目前，應用高壓變頻調速技術，對電廠風機和泵類設備進行調速改造，已經成為火電廠節(jié)能改造的首選方案。

2 高壓變頻調速技術在火電廠節(jié)能改造中的應用

高壓變頻調速技術的基本原理，是根據(jù)電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系，通過對電動機工作電源頻率的調節(jié)，實現(xiàn)改變電機轉速的目的，用公式表示為

n=60f（1-s）/p

其中，n表示電機轉速，f表示工作電源輸入頻率，s表示電機轉差率，p指電機磁極對數(shù)。

在實際應用中，變頻調速技術的調節(jié)方式包括直流調速和交流調速兩種，而高壓交流變頻調速技術相對更加成熟，因此也是火電廠風機和泵類設備節(jié)能改造的主要手段。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，經高壓交流變頻調速技術改造后的設備，可以減少20%以上的耗電量。這里結合相應的工程實例，對其應用情況進行簡單闡述。

2.1 電廠概況

某火電廠共有4臺機組，裝機總容量達到1360MW，每臺機組都安裝有一次風機、引風機以及送風機，占據(jù)機組容量的2.31%左右。在不斷的發(fā)展過程中，該發(fā)電廠逐漸暴露出一些不足和問題，如機組單機容量小、能耗高等，嚴重影響了電廠的經濟效益。因此，需要做好電廠的節(jié)能改造工作，降低生產過程中的能耗，以促進電廠的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 實踐應用

2.2.1 應用條件。之前也提到，高壓交流變頻調速技術是火電廠節(jié)能改造中的首選方案，在該電廠改造中同樣選擇該技術。但是需要注意的是，高壓交流變頻調速技術的應用需要具備一定的先決條件：其一，交流電動機的工作原理，是通過電機內部磁場的旋轉，實現(xiàn)能量的傳遞，在這個過程中，如果電機的氣隙磁通量過大，會導致鐵心呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，造成勵磁電流過大，從而燒毀電機繞組；而如果電機的氣隙磁通量過小，則會造成電機出力不足的現(xiàn)象。因此，在對其進行變頻改造前，需要采用相應的儀器進行檢測，確保電機氣隙磁通量恒定。其二，由異步電機自身的變頻調速控制特性可知，如果電機的供電頻率高于額定頻率，則其電壓只可能保持在額定電壓，而不會隨之升高，在這種情況下提高頻率，只會造成電動機氣隙磁通量的減弱，轉矩減小。因此，當電動機的供電頻率低于額定頻率時，屬于恒轉矩調速，保持氣隙磁通量的最大值，而當供電頻率高于額定頻率時，屬于恒功率調速，保持電壓輸出的最大值。

2.2.2 關鍵問題。在對高壓變頻調速技術進行應用的過程中，需要注意以下幾個方面的問題：其一，在現(xiàn)代化火電廠中大型輔機設備通常都是成對存在的，一臺設備基本上就可以滿足機組的大部分需求。同時如果輔機處于滿負荷運行狀態(tài)，采用變頻技術可能會造成耗電量的增加。因此，可以對其中一臺輔機設備進行變頻改造，另一臺則維持原樣，當機組負荷較高時，兩臺輔機并列運行，當機組負荷較低時，變頻輔機單獨運行，結合相應的監(jiān)測設備，實現(xiàn)對風機轉速的實時調節(jié)。其二，在對異步電動機進行相應的變頻改造后，必然會在一定程度上影響電動機的運行狀態(tài)。以鼠籠式異步電動機為例，在進行變頻改造后，電動機的定子電流中會出現(xiàn)高次諧波，不僅會造成能耗的增大，還可能導致電機的溫升變大，功率也會有效降低。而與此同時，高壓變頻器電容容量的衰減小，可以降低電動機的啟動電流，從而在客觀上延長了設備的使用壽命。因此，在應用高壓變頻調速技術對設備進行節(jié)能改造時，應該充分考慮各方面的因素，在必要時，可以增加相應的變頻器旁路系統(tǒng)，確保生產的安全性和可靠性。其三，對于風機和泵類設備而言，其轉矩與轉速平方呈正相關的關系，因此在進行變頻改造后，會出現(xiàn)電機電流下降和發(fā)熱量下降的情況，因此基本上不存在散熱問題。但是對于運行頻率較低，且低轉速時轉矩較大的場合，應該適當考慮對電動機進行強迫通風冷卻，以避免出現(xiàn)電動機過熱的情況。為了避免出現(xiàn)單側風機變頻運行過程中，兩側風路排煙溫度差距過大的情況，可以對送風配置進行重新設置，改為母管送風運行。

3 結束語

總而言之，在現(xiàn)代化工業(yè)不斷發(fā)展的影響下，能源緊缺問題日益凸顯，節(jié)能減排工作受到了政府部門的高度重視。對于火電廠而言，應用高壓變頻調速技術，實現(xiàn)對于大型風機和泵類設備的變頻改造，不僅可以有效降低生產經營成本，提升電廠的競爭力，而且也符合了國家建設“兩型”社會的要求，具有顯著的經濟效益和社會效益，應該得到進一步的推廣。

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