張萍

摘? 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，在電力行業(yè)的發(fā)展過程中，電廠自用機(jī)械高壓大功率交流電動機(jī)的需求量不斷增多，大部分都是高壓電動機(jī)，在運行中存在低負(fù)荷時電機(jī)空耗較大，導(dǎo)致用電率較高，如果不采取相應(yīng)的調(diào)速舉措，會加大電能的浪費。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，帶動了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，高壓變頻技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。發(fā)電廠凝泵6kV高壓電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)比較先進(jìn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，該文就此展開具體探索。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵? 變頻調(diào)速? 節(jié)能

中圖分類號：TM921 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（c）-0013-02

近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的發(fā)展，電力傳動技術(shù)，替代直流調(diào)速、計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)逐漸發(fā)展成為重要趨勢。變頻調(diào)速技術(shù)在地域電動機(jī)的調(diào)速活動中得到廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)提升、制造工藝的發(fā)展，高電壓大功率變頻調(diào)速器生產(chǎn)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，工業(yè)化的提升、全球能源短缺，使變頻器在機(jī)械、化工、食品等行業(yè)應(yīng)用，并帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實意義。

1? 變頻調(diào)速的意義以及影響

1.1 變頻調(diào)速的意義

電動機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)，在改善環(huán)境、促進(jìn)工藝流程過程中具有重要意義，變頻調(diào)速具有顯著的效率高、節(jié)電效果、適用性等優(yōu)勢，被國際上認(rèn)定為最有前途的調(diào)速手段。高壓變頻調(diào)速技術(shù)，是一種新型的節(jié)能技術(shù)，符合現(xiàn)代電氣傳動的發(fā)展需求，發(fā)展比較成熟，具有良好的節(jié)電效果，廣泛應(yīng)用于電力產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)如今，我國電能利用率較低，會導(dǎo)致嚴(yán)重的資源浪費，尤其是水泵使用閥門、風(fēng)機(jī)使用風(fēng)門擋板，適時調(diào)整相應(yīng)的水量、風(fēng)量，對于能源的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。與此同時，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展成為節(jié)約能源的重要舉措，對于產(chǎn)品質(zhì)量的提升具有重要意義。

變頻器使用的調(diào)速方法，主要是使用定子頻率的改變，調(diào)節(jié)異步電動轉(zhuǎn)速。電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與頻率成比例，故改變頻率可以成正比改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。變頻器最重要的作用就是調(diào)速，降低相應(yīng)的啟動電流。變頻器主要是借助電力半導(dǎo)體器件的通斷效果，讓交流電變?yōu)橹绷麟姡倌孀兂山涣鲗崿F(xiàn)變頻調(diào)速的效果，這些不用改變電壓就可以實施控制。變頻器是變頻技術(shù)的重要載體，它的原理通過變頻技術(shù)、微電子技術(shù)的應(yīng)用，改變電動及動作電源頻率，對交流電動機(jī)進(jìn)行控制，構(gòu)成比較復(fù)雜，解決了設(shè)備電能耗量大的問題，節(jié)約了企業(yè)經(jīng)營成本。

電動機(jī)變頻的節(jié)能方法主要有變頻調(diào)速節(jié)能法、提高功率因數(shù)節(jié)能法、軟啟動節(jié)能法。

設(shè)備容量增大會導(dǎo)致工頻運行浪費的問題，應(yīng)用變頻調(diào)速的方法，調(diào)整設(shè)備的運行速度，具有重要的節(jié)能效果。對于電動機(jī)調(diào)速過程中，提升功率因數(shù)，這體現(xiàn)了重要的變頻器節(jié)能效果，電動機(jī)全壓啟動、自耦變壓器減壓啟動時，電流可以達(dá)到4～6倍的額定電流。過大的啟動電流，會加重電路功率的損耗，使電壓產(chǎn)生波動，對機(jī)械設(shè)備、電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊。所以，在供電系統(tǒng)的設(shè)計過程中，要增加變壓器的容量，減少過大的啟動電流對設(shè)備造成的損害。

1.2 變頻調(diào)速的影響

變頻器在運行過程中，會造成不同的諧波電壓、電流，讓電動機(jī)在非正弦電壓、電流情況中運行，高次諧波會造成電動機(jī)鐵耗、定子銅耗及附加損耗，這些損耗會使電動機(jī)升溫，降低其運轉(zhuǎn)效率，設(shè)備溫度會升高。變頻器載波頻率從幾千到十幾千赫，電動機(jī)會承受過高的電壓，對電動機(jī)產(chǎn)生重大沖擊，增加了電動機(jī)的匝間絕緣的難度。普通電動機(jī)使用變頻器供電時，由于受到通風(fēng)、電磁、機(jī)械等影響，產(chǎn)生振動噪聲，讓其運轉(zhuǎn)過程變得更加復(fù)雜。

變頻電源中各次諧波、電動機(jī)電磁部分空間諧波相互影響，造成電磁激振力，增加機(jī)械設(shè)備的噪音。因為電動機(jī)的工作頻率范圍比較廣，轉(zhuǎn)速變化程度比較大，在電動機(jī)構(gòu)件固有振動效率方面具有很大難度。當(dāng)電源頻率較低時，電源中的高次諧波會出現(xiàn)高消耗的問題，其次變通電機(jī)轉(zhuǎn)速減小時，冷卻風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的比例減小，導(dǎo)致電機(jī)熱量難以散發(fā)出去，讓其溫度不斷升高，在恒轉(zhuǎn)矩輸出方面存在很大難度。

隨著工業(yè)自動化程度的提升、能源的短缺，高壓變頻調(diào)速技術(shù)打破了這一局限性，具有重要的應(yīng)用價值。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通過降低電機(jī)頻率，會降低其速度，在頻率調(diào)小的過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速會下降。因為機(jī)械慣性的影響，電機(jī)轉(zhuǎn)速沒有出現(xiàn)變化，當(dāng)同步轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小時，轉(zhuǎn)子電流的相位發(fā)生巨大改變，電機(jī)發(fā)展成為發(fā)電狀態(tài)。與此同時，電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為制動轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于再生制動的狀態(tài)。由于直流電路的電能沒有回饋至電網(wǎng)，通過變頻器本身電容量的吸收，對電能有所消耗，在短時間內(nèi)電荷堆積，形成“泵升電壓”，讓直流電壓升高。但是過高的直流電壓會損害零部件。所以，要采取科學(xué)的策略實施控制。

2? 凝結(jié)水泵的工作系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的分析

2.1 凝結(jié)水泵的作用

凝結(jié)水泵是將原動機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)化為葉輪輸送流體的壓能和動能的動力設(shè)備，主要作用是輸送凝汽器熱井中的凝結(jié)水到除氧器，在火力發(fā)電廠中，凝結(jié)水泵對于實現(xiàn)動力循環(huán)具有深遠(yuǎn)的影響。離心式泵是依靠裝在主軸上葉輪旋轉(zhuǎn)運動，通過葉輪上的葉片對流體作用，增強(qiáng)流體能量，實現(xiàn)運輸流體的目的。

在泵殼內(nèi)充滿液體的情況下，通過原動機(jī)帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，液體在慣性力的重要作用下，由中心流向葉輪邊緣，使流速、壓強(qiáng)不斷升高，提升其運轉(zhuǎn)速度，流出葉輪進(jìn)入泵殼內(nèi)，這時將出口閥門開啟，將壓出室的液體排除，這就是平時講的壓出過程。同時，因為葉輪中心液體流向邊緣，形成相應(yīng)的低壓區(qū)，當(dāng)其具有足夠的壓強(qiáng)、真空時，會讓葉輪中心處液體的總能頭，比吸水池液面處的液體總能頭要低時，通過總能頭差的影響，將液體經(jīng)過吸入管傳送至葉輪，這個過程稱為吸入過程。葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，流體就會不斷地被壓出、吸入，形成了水泵的連續(xù)循環(huán)，采用變頻調(diào)速可以節(jié)省大量電能，綜合經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

2.2 調(diào)速系統(tǒng)控制原理

只要調(diào)整電樞電流的大小，就可以直接實現(xiàn)對電機(jī)精確的轉(zhuǎn)矩控制，能輕易滿足恒轉(zhuǎn)矩的控制要求，這也是直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)低速扭矩非常良好的根本原因。對于直流電機(jī)的調(diào)速，轉(zhuǎn)速n=（電樞電壓U-電樞電流I×電樞內(nèi)阻R）/常數(shù)Kφ，因為直流電機(jī)的內(nèi)阻R非常小，所以轉(zhuǎn)速n≈電樞電壓U/常數(shù)。電樞電壓U幾乎和轉(zhuǎn)速n成正比例關(guān)系，這也是直流電機(jī)調(diào)速通過發(fā)電機(jī)調(diào)壓都能滿足控制重要原因。后來可控硅等器件發(fā)明出來了，通過全控橋或者半控橋，直接可以讓交流電變成可控的直流電，電壓大小可以任意快速可調(diào)，這樣用來控制控制直流電機(jī)的電樞電壓大小，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？刂评碚摪l(fā)展起來后，還對直流電機(jī)使用了串級系統(tǒng)來調(diào)速，也就是速度環(huán)在外邊，速度偏差作為電流環(huán)的給定，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，兩個環(huán)都使用PID調(diào)節(jié)器來完成控制，響應(yīng)快，精度高，扭力大，調(diào)速范圍寬。變頻調(diào)速電機(jī)，可以在變頻器的驅(qū)動下，對其轉(zhuǎn)速、扭矩科學(xué)調(diào)整，適應(yīng)其變化要求，并且提高了電機(jī)繞組的絕緣性能。

3? 結(jié)語

綜上所述，在電力行業(yè)的發(fā)展中，對電廠自用機(jī)械高壓大功率交流電動機(jī)提出了更高的發(fā)展要求，其應(yīng)用量越來越大。大部分都是高壓電動機(jī)，在運行中存在低負(fù)荷時電機(jī)空耗較大，導(dǎo)致用電率較高，如果不采取相應(yīng)的調(diào)速舉措，導(dǎo)致電能資源的巨大浪費。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)打破了這一局限性，有效節(jié)省了能源，具有重要的應(yīng)用價值。

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