陳 元

（清水川發(fā)電有限公司，陜西 府谷 719400）

變頻調(diào)速技術(shù)是在目前電力傳動(dòng)技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，它具有體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，并且變頻調(diào)速技術(shù)的功能豐富，可靠性很高，因此可以廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?；痣娤到y(tǒng)中的各個(gè)輔機(jī)需要消耗較大的耗功量，因此火電機(jī)組的節(jié)能改造尤為重要。在火力發(fā)電廠中，變頻調(diào)速作為電機(jī)調(diào)速的最佳方式，是火力發(fā)電廠技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想設(shè)備。特別是在近幾年高壓大功率新型元器件的開發(fā)使得變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用更加廣泛。

1 變頻器的工作特點(diǎn)

變頻調(diào)速器也是變壓變頻裝置，主要應(yīng)用于異步機(jī)或同步機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。在壓力確定的情況下，電動(dòng)機(jī)與電源頻率成正比，因此只要改變電源頻率就可以改變轉(zhuǎn)速，這樣就可以達(dá)到變頻調(diào)速的目的。通過變頻調(diào)速器可以將50Hz的交流電源交換成電壓、頻率可調(diào)的三相交流電源[1]。

一個(gè)交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速器、交流電動(dòng)機(jī)和控制器三部分組成，其中最為重要的變頻調(diào)速器，其主要應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)電壓和頻率的平滑變化。變頻調(diào)速與傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速等調(diào)速方式不同，變頻調(diào)速的調(diào)頻范圍更廣泛，靜態(tài)精度更高，系統(tǒng)效率也更高，這對于變頻器的保護(hù)性更好，更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和過程控制，因此變頻器將會(huì)更廣泛的應(yīng)用于調(diào)速中。

2 變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

2.1 燃油系統(tǒng)

火力發(fā)電廠的燃油系統(tǒng)主要用于鍋爐的啟動(dòng)點(diǎn)火和助燃油。它主要由供油泵、油加熱器、濾油器、計(jì)量裝置和油水分離器等部分組成。在最初的火力發(fā)電廠燃油系統(tǒng)本是輸送重油的，但是隨著近幾年石油深加工行業(yè)的迅速發(fā)展，重油資源變得非常緊張，因此將火力發(fā)電廠燃油系統(tǒng)輸送的重油改為了柴油。由于油種發(fā)生了改變，燃油系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)需要處于超壓狀態(tài)，這對于火力發(fā)電廠的安全生產(chǎn)是極為不利的。在燃油系統(tǒng)的爐前油母管周圍設(shè)置了很多高溫的蒸汽管路，如果高壓油管路出現(xiàn)噴泄的情況，那么就會(huì)造成不可挽回的損失，在火力發(fā)電廠已經(jīng)有因油管路漏泄致使鍋爐燒損的重大事故發(fā)生過。因此，火力發(fā)電廠的燃油系統(tǒng)需要對其調(diào)壓方式進(jìn)行改善，變頻調(diào)速技術(shù)便是燃油系統(tǒng)調(diào)壓方式的新技術(shù)，通過變頻調(diào)速技術(shù)，燃油系統(tǒng)的調(diào)壓方式可以得到有效改善。

將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于火力發(fā)電廠的燃油系統(tǒng)中，按一定周期將爐前母管油壓與設(shè)定油壓值進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)爐前母管油壓低于設(shè)定油壓，那么供電泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)相應(yīng)增加，一旦供油泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，爐前母管油壓就會(huì)升高。如果爐前母管油壓高于設(shè)定油壓，那么供油泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，爐前母管壓力也相應(yīng)降低，這樣轉(zhuǎn)速與壓力的同時(shí)改變便可以實(shí)現(xiàn)燃油系統(tǒng)的自動(dòng)恒壓運(yùn)行[2]。通常情況下，燃油系統(tǒng)的正常穩(wěn)燃循環(huán)壓力是1.2MPa，點(diǎn)火啟動(dòng)正常供油壓力是在3.5MPa。燃油系統(tǒng)在供油結(jié)束后就會(huì)立即自動(dòng)調(diào)整至穩(wěn)燃狀態(tài)，這對于爐前供油母管超壓運(yùn)行情況的避免有積極作用，與此同時(shí)，將變頻技術(shù)應(yīng)用在火電廠的燃油系統(tǒng)中也可以使油溫降低，最大限度地減少大罐中油的流動(dòng)，使得罐中的雜質(zhì)可以快速沉淀下來，節(jié)約能源。

2.2 燃料制備系統(tǒng)

當(dāng)前我國多數(shù)的火力發(fā)電廠都是以煤作為燃料，機(jī)組在啟動(dòng)和穩(wěn)燃期間是利用油燃料：輕油和重油作為燃料通過卸煤輸煤的裝置進(jìn)行輸煤，由磨煤機(jī)、給煤機(jī)、給粉機(jī)、排粉機(jī)和供油泵等設(shè)備共同組成了燃料的制備系統(tǒng)。

通常情況下，在火力發(fā)電廠的燃料制備系統(tǒng)中的磨煤機(jī)只采用鋼球磨煤機(jī)，通過臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法控制粉倉位，由此產(chǎn)生了磨煤機(jī)的啟動(dòng)沖出的問題，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到燃料制備系統(tǒng)中可以有效改善這一問題。

在中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)中，給粉機(jī)主要用來輸送煤粉，將煤粉輸送到爐膛中，這里給粉量的改變通常是以給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速改變實(shí)現(xiàn)的。給煤機(jī)轉(zhuǎn)速通常采用滑差電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，但是在實(shí)際的操作中，滑差電機(jī)卻很難控制，利用變頻調(diào)速技術(shù)可以很好地解決給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)問題[1]。

給煤機(jī)是燃料制備系統(tǒng)的關(guān)鍵，是給磨煤機(jī)提高煤量的設(shè)備。一般的，給煤機(jī)的給煤量都是隨工況的變化而變化，這樣磨煤機(jī)才可以相應(yīng)的發(fā)生變化，但由于目前的技術(shù)存在不足，給煤機(jī)的調(diào)速存在不穩(wěn)定、給煤量不均勻的我那天，這樣磨煤機(jī)的磨煤量就需要不斷變化，在一定程度上加大了磨煤機(jī)入口的負(fù)壓，造成跑粉與堵粉問題嚴(yán)重，給機(jī)組的安全埋下了隱患。在給煤機(jī)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)可以有效改善跑粉與堵粉問題，變頻調(diào)速可協(xié)調(diào)控制的子系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)制粉的自動(dòng)化，使燃料制備系統(tǒng)安全運(yùn)行，節(jié)約能源。

2.3 水泵

在火立發(fā)電廠中主要運(yùn)用兩種水泵：循環(huán)水泵與凝結(jié)水泵。

循環(huán)水泵主要用于為火電機(jī)組凝汽器系統(tǒng)提供冷卻水，采用的是動(dòng)葉可調(diào)的軸流泵，這種泵只能定速運(yùn)行，無法適應(yīng)季節(jié)與負(fù)荷的變化，造成了循環(huán)水的浪費(fèi)流失。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)可以改變循環(huán)水泵的速度，節(jié)約水資源，有效降低能耗。

凝結(jié)水泵是火立發(fā)電中吸入側(cè)為真空狀態(tài)的中低壓泵，泵的出力是確定的額定流量，當(dāng)前大部分凝結(jié)水泵是依靠電動(dòng)調(diào)節(jié)門實(shí)現(xiàn)定速運(yùn)行的，這樣一來節(jié)流量就會(huì)相應(yīng)增大，凝結(jié)泵出口壓力變高，造成了水泵大量漏水。凝結(jié)水泵的用水量與耗電量都增大許多，造成水泵經(jīng)常不能正常運(yùn)行，在很大程度上造成了資源的浪費(fèi)[3]。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到凝結(jié)水泵的運(yùn)行中可以有效改善水泵定速運(yùn)行的缺陷，達(dá)到節(jié)流控制的目的，將經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3 變頻調(diào)速技術(shù)的未來發(fā)展方向

3.1 縮小裝置的尺寸

隨著變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的更加廣泛，對于變流器的要求也將越來越高，縮小裝置的尺寸，使變流器更加的緊湊，對于功率要求和控制元件也可以具有更高的集成度。變頻器可以采用新型電工材料制造的小體積變壓器，如緊湊型的光耦合器、高頻率的開關(guān)電源等，從而改變固有的功率器件冷卻方式，將功率模塊智能化，使得變頻調(diào)速更加的高效。

3.2 開發(fā)清潔電能的變流器

清潔電能變流器是未來變頻調(diào)速技術(shù)在火電發(fā)電廠中應(yīng)用的方向之一，清潔變流器指的是變流器的功率因數(shù)為1，最大程度上降低網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)的諧波分量，這樣可以有效減小對電網(wǎng)的損害和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，變頻器可以改變電路結(jié)構(gòu)和控制方式，達(dá)到清潔電能轉(zhuǎn)換的目的[3]。除此之外，對于中小容量的變流器，也可以提高開關(guān)頻率的PWM控制，這樣可以使得變流器更加的高效。

4 結(jié)語

將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到火力發(fā)電廠，可以對傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行改善，達(dá)到一種理想的調(diào)速控制狀態(tài)。同時(shí)變頻器也可以提供設(shè)定、控制、保護(hù)、故障顯示、記錄等多種功能，這樣可以有效避免在火力發(fā)電運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種問題，減少設(shè)備維修的費(fèi)用，降低停產(chǎn)周期，提高火力發(fā)電的設(shè)備效率。隨著我國電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，變頻調(diào)速技術(shù)必將在火力發(fā)電廠中應(yīng)用的更為廣泛，成為電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

［1］徐甫榮.發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)節(jié)能改造技術(shù)方案分析[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2004,26(6)：11-16.

［2］宗瑋.變頻調(diào)速技術(shù)在電廠鍋爐運(yùn)行中的應(yīng)用[J].中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,22(2)：21-22.

［3］程芳林,錢鋒.變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用[J].發(fā)電設(shè)備,2002(3)：35-36.