摘要：随着电力行业改革的不断深化，国家电改方案对电厂的成本控制提出了要求，降低内部电耗成为电厂关注焦点。风机是火力发电厂最主要的耗电设备之一，且容量大，耗电多，加上这些设备都是长期连续和常常处于低负荷及变负荷运行状态，其经济运行直接关系到厂用电率的高低。如果采用变频器对风机进行变频调速，可实现对风量的调节以满足负荷的变动，这样既能满足生产要求，又可节约大量电能。基于此，本文就变频器在火力发电厂风机中的应用展开了讨论。
关键词：变频；火力发电厂；风机
1变频器在火力发电厂风机中的应用优势
城市生产生活的需要，促进了我国火力发电厂的迅速发展。而由于不断增加的机组总装机容量造成的负荷大，也使得机组调峰能力需要加强。电网负荷变化影响机组运行状态，特别是带基荷机组，会造成水泵类辅机、风机等高压拖动电机容量超出，这样便造成了严重的浪费。变频器在火力发电厂风机当中的合理应用能够显著改善风机系统的整体性能，并且其改善之后的技术指标能够实现降低工作压力、反馈串级方式调速、变极调速模式、靠液力耦合器等方式来实现转速调节。变频器之下的风机调速系统具备较高的调速准确度，显著的能源节省效果、大范围的转速调节范围以及极大程度的转速调节系统的保护等优势，其在当前火力发电厂风机当中的应用效果非常明显，许多火力发电厂企业已经认可这种改造方式。在可靠性安全工作、维护维修以及安装使用等多方面有着常规风机工作系统无法替代的优势。由此可见，变频器在火力发电厂风机当中的应用是火力发电厂所必然需要面对的挑战以及有待完成的任务。
2变频器应用时要注意的问题
（1）变频器选择电缆。变频器连接电动机，需要的电缆选择。而选择电缆要注意两点。—是对谐波的影响进行深入的考虑，只要是高压变频器，就会产生谐波。减少谐波要根据厂家情况和没备牦点分析。二是倘若电动机低频运行，尽管会降低输出功率，但也会因此降低变频器的输出电压，甚至还会造成电流的上升。根据具体的使用情况，控制好电缆截面的选择。（2）电动机的散热。如果是自带风机冷却的电动机，且还处于低压环境下，那么低于30Hz的工作频率时，冷却风机会降低转速，减弱散热能力，造成电动机的过热反应。倘若电机低于30Hz的调速范围，就要选择独立和自然的冷却方式，或者早在电机设计时，选择符合标准凋速的变频电机。（3）低电压保护。变频器需要电源的支持，输入的电压不能在变频器所承受的范围之外。变频器要求母线电压高于总电压的70％，否则变频器就要重新开始启动。目前，火力发电厂对电动机的低电压保护设计中，如果电压低于额定电压的一半超过9秒，就断开电动机，启动备用电机。如果遵循这样的保护设计，变频器工作停止，低电压保护还没有出现。低电压开始保护时，电动机早已停止了9秒。甚至可能电动机长时间失电，低电压动作没有发生。因而，不能只对装变频器的电动机设置低电压保护，还要利用风机的实际工作状况开展设计。变频器停止工作后，需要立即断开电动机，备用设备开始启动。
3变频器在火力发电厂风机中的应用
某火力发电厂风机应用变频器对其风机进行变频改进，其改进的方式主要是使用手动的一拖一形式。
3.1变频器取代液力耦合器的可行性
液力耦合器是一种转差损耗的低效调速设备。在高压变频技术不太成熟，未应用于工业之前，液力耦合器在风机、泵等负载调速节能上有过较多的应用。随着高压变频技术的应用推广，液耦也将逐步被变频器所取代。针对改造现场，选用高压变频器对锅炉风机进行改造，其可行性如下：（1）原液力耦合器以机械联结方式加在电机和风机之间，改造时只需将其拆除，液耦拆除部门的预留位置可通过定制联轴器的连接电机和风机，高压变频装置只要由高压电缆将其串联在开关柜与电机之间即可。变频器内各部件的连接通过变频器内部接线完成，出厂时由变频器厂家完成，现场只需将高压侧输入、变频处理后的高压输出、控制回路电源和远控信号线对接即可。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）高压变频调速装置采用“多级功率单元串联结构”，经过调研在其他单位运行可靠；且选用产品质量可靠、现场服务及时和在电厂有较多业绩的厂家。（3）变频输入功率因数高，不需要通过增加无功补偿装置来调节。（4）电流回路谐波少，对同母线运行的高压设备无干扰。（5）采用多级功率单元模块串联设计，检修维护简单。（6）高压变频装置内部部件间的通讯为采用光通讯，安全可靠且故障时容易更换光纤。（7）高压变频装置配有完整的各种故障监测电路和精准的故障报警、跳闸保护功能，使设备能可靠运行并在故障时能快速切除故障并报出故障名称方便检查问题所在。
3.2系统方案
自动变频切换工频过程：电机变频运行时，变频器接收到“变频切工频”的信号后，断开变频回路的接触器，然后合工频回路接触器，电机工频运行。
自动工频切换变频过程：电机工频运行时，变频器接收到“变频切工频”的信号后，合工频回路接触器，断开变频回路接触器，电机变频运行。
变频装置控制系统具有就地监控方式和远方监控方式。在就地监控方式下，通过变频装置上的触摸键盘，可进行就地人工启动、停止变频装置，可以调整转速、频率。变频装置在不增设其他设备的情况下构成整套系统完整的保护功能。整套保护功能包括电动机保护（过载、过流、过电压、欠电压、断相、短路等）、变频装置保护、隔离变保护、变频装置输出至电动机连接设备的接地和短路保护。整个变频装置系统在20%~100%的负荷下，变频装置效率达到98%以上，包括变压器在内的总效率达到97%以上，并在整个调速范围内基本不变。变频装置具有转速跟踪再起动功能
3.3系统控制方案
风机变频调速装置通过DCS控制时可以采用手动和自动两种方式。手动方式运行时，锅炉操作人员通过修改DCS操作给定的变频器转速，实现风机风量调节。自动方式运行时，正常情况下通过控制器发出指令全开风门，变频器接受远方调节器的自动转速控制信号，调整输出频率使风机转速满足机组不同负荷的要求。运行中发生故障跳闸时，经变频器判断为内部故障，而风机、电机均正常时，可以切换到工频运行，尽力降低变频跳闸后工频运行对系统的影响。
3.4变频器对风机改善之后的节能状况
在对火力发电厂风机实行变频改进之后，其变频改造前的实际用电比例均低于改造前用电比例，在该火力发电厂的经济收益按照机组的工作效率12.5亿KWh/a以及电价0.37元KW/h的计算，理论上能够节约电量约为3000万KWh/a，其给予火力发电厂带来的经济收益至少在1000万元/a以上。由此可见，变频器在火力发电厂风机当中的应用效果非常显著，其能够极大程度优化火力发电厂本身的经济投入。
4结束语
变频器在火力发电厂风机中的应用，不但能够提高发电厂风机的效率、减少电能的使用，而目还能取得—些间接的效益成果。比如提高了功率的因数，保证了电机的机械使用性能，增加了控制精度等。总的来说，火力发电厂风机采用高压变频器调速技术是必要的、可能的，且节能效果好，适合于火电厂风机的变频调速。
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[4]高压变频器在火电厂中的应用[J].贾云辉，曹厚继.电工技术.2010（01）
论文作者:王利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/19
标签：变频器论文; 风机论文; 火力发电厂论文; 电动机论文; 高压论文; 装置论文; 电机论文; 《电力设备》2018年第28期论文;