变频技术在电厂节能改造中的应用分析

变频技术在电厂节能改造中的应用分析

火力发电厂中，发电机组的辅机设备引风机、送风机等多采用恒转速调节风量挡板运行方式，此种方式存在着诸多问题：机组低负荷运行时，风量靠挡板调节实现，而电机的功率不变出现设备效率低、节流损失大、维护和检修费用高等。在介绍变频技术的原理基础上，和某电厂采用变频调速的实例，阐述变频技术在节能降耗中的显著成效。

标签：变频器调速；节能；改造；引风机

引言

变频技术在电厂应用非常广泛，随着发电负荷的变化，电机的转速需要随时跟踪变化，譬如引风机的转速。而电机在工频下低效率运行，导致大量的能量被浪费，在机组变负荷运行方式下，通过变频技术取代常规的定速驱动系统，是电厂的风机节能的有效途径。

1 变频节能原理概述

1.1 变频器调速工作原理

在很长的时间内，电气设备所使用的交流电的频率都是维持在不变的状态，变频技术的运用就是使频率能够随意改变和运用的技术。现如今，变频技术中最活跃以及最快发展的就是变频调速技术。

由式（1）可知，电动机的转速与电源的频率、转差率、电机的极对数有关。一台特定的电机，磁极对数p是不变的，转速n与频率f成正比，只需改变频率f即能改变电动机的转速，当频率f稳定变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

1.2 变频技术的节能原理

风量与转速成正比；风压与转速的平方成正比；轴功率与转速的三次方成正比；风机作变频时，频率与转速成正比。为了保证生产的需求，各种机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机在低负荷下运行，除达到动力驱动的要求外，多余力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的损失，在负荷偏高时，可降低电机的转速，使其在恒压的同时节省电能，电机的电能将以三次方的速率下降，由此可见调节转速是风机节能的重要手段。对于水泵改造来说，将变频技术应用在水泵的节能改造中，能够使水泵压力的浪费显著降低，避免水泵做无用功，控制水泵电动机的运行压力在正常范围内，降低压力能源的损耗，优化电机能源配置，减少运作成本。

2 工程应用

2.1 变频改造前情况

某电厂引、送风机均采用高效离心风机，由于建厂时没有考虑到节能降耗的问题，风量的调整靠调节风量挡板来完成，低负荷时，送、引风机的功率不变只能通过调整挡板位置来改变风量，风量挡板不能全开，这样不仅节流损失大，而且能量损失也很大，并且风门挡板漏风较严重，影响锅炉热效率，而且对風道磨损严重，影响经济效益。

2.2 变频改造方案

经过公司研究决定，将原引送风机阀门调节的运行方式改为变频调速调节风量运行方式。为了系统的稳定性，变频器还加装了工频旁路。当变频器故障、维修、异常时可以快速自动切换至工频运行，而不影响系统稳定。电气保护回路要求工频和变频形成互锁，即变频器出现开关和工频开关不能同时闭合。并且在DCS上和就地有工频、变频转换操作把手。

2.3 变频改造后情况

经过公司研究决定，将原引送风机阀门调节的运行方式改为变频调速调节风量运行方式。应用变频调速后电机的电压、电流明显下降、电机输入功率明显减少。运行工况点明显改善，风门可以全部打开，完全由转速调节风量，对生产操作极为方便，并且有利于风机的维护保养，延长使用寿命。变频器直接控制电机，通过调速来驱动风机工作，从而提高了风机的传动效率。

3 变频改造后的效益分析

3.1 直接效益

该电厂引风机功率为110KW、频率为50Hz、电压380V、电流150A。风机调速后频率43.9Hz时能满足生产需求。

可见，该电机变频改造后，变频控制器条件能够有效取代传统能耗较为严重的挡风板式调节，降低风机的电流冲击，减少机械设备的震动频率，降低设备故障产生的几率，减少设备的维修量，实现风量、风压的自动调节，达到节能的作用。电机电流下降明显。

3.2 间接效益

在应用变频调速后，该改造项目除了电量外在设备保养上和维护上也起到了一定的作用。

（1）电机实现了软启动，电机启动电流小，避免了启动电流对系统的影响，

造成系统电压瞬间降低，其他设备低电压保护动作。

（2）低负荷运行时，风量挡板可以全开，降低了节流损失，减轻了风道的振动和磨损。

（3）风机低速运行时，减小了风机叶轮的磨损，减少了风机振动和轴承的磨损。

（4）变频器具有过电压、欠电压、过电流等可靠的保护，使系统运行可靠性提高。

4 结束语

变频技术的使用提高了电机使用质量，降低了能耗，节约了能源，变频调速技术的应用就是要对这些设备进行改造，从而达到节约能源的作用。当变频技术在全国大力推广之际，文章以某电厂引风机变频改造为契机，阐述风机变频改造后，尤其是在低负荷时所取得的经济效益，并通过变频改造前后的运行工况的对比，验证变频技术在节能方面的显著功效。