摘要：进入新时代后，随着城市化进程的深入，人们生活质量逐渐提高，这也使得能源消耗逐渐成为了限制我国经济健康发展的一个重要因素。目前，水泵、风机中的电动机大部分都是非调速性的电动机，若将其改成调速电动机，那么就能够达到理想节能效果，因此，必须了解变频技术节能原理与优点，并加强对其的运用，从而有效解决能源不足问题。本文主要结合高压变频技术在电厂中的实践应用，遇到的实际问题，提出了若干建议，为同类工况的泵站工程及其他相关工程提供借鉴。
关键词：变频技术；电厂泵；风机；应用
中图分类号：TM921 文献标识码：A
1 引言
变频技术是通过改变电动机供电频率的方法而达到调节电动机转速的调节方式。频率变化后，电动机基本保持额定转差率，转差损失不增加。变频调速的损失只是在变频装置中产生的交流损失，以及由于高次谐波的影响，使电机的损耗有所增加，所以变频调节是一种高效调速方式。同时调速范围宽，一般可达10:1（50～5Hz）。并在整个调速范围内均具有较高的调速装置效率，所以适用于经常处于低转速状态下运行的负载。因此，风机的经济运行对降低电厂的厂用电和提高电厂的综合效益十分重要。
2 变频技术的优势
变频技术具有以下四方面优点：首先，对电机启动电流进行控制。在直接启动工频电机时，启动的电流会超出额定电流，通常情况下是比额定电流高出4到7倍，而这也就会使电阻绕机电应力大幅增加并导致热量的产生，会减少电机的使用寿命。而变频技术的运用则可以实现电机的零电压、零速启动。只要将电压与频率联系起来，变频器就能够通过矢量控制方法或者是WF来带动负载，并完成相应工作。通过这一方式，不仅可以使电机启动电流大幅度下降，还能够促进绕组承受能力的提升，从而增加电机使用寿命并减少维护成本。其次，降低电压波动。在启动电机时，不仅电流会增加，电压也会出现较大波动。其中电机启动功率的大小与配电网容量对电压下降程度起着决定性作用。同时，电压的下降也会给电压敏感设备带来不良影响，如故障跳闸或者是接触器、传感器、咒机以及接近开关等出现错误。但是，在使用变频技术之后，因为电机可以实现零压力、零频启动，所以可以有效避免电压下降问题的出现。再次，变频技术可以实现电机与风机的低速运行，减少其受到的磨损并降低噪音，从而延长二者额使用寿命。最后，节能效果较好。因为能耗和电机转速之间成立方比，所以，在运用变频技术之后，可以节省大量成本。
3 泵机组的变频联动控制
3.1 变频电路的控制
泵站高压柜将电网6kV高压直接输送给高压变频器，高压变频器通过高压变频技术，改变电源频率输送给电动机。同时通过高压变频器和励磁屏的给定与反馈来调节励磁电流电压输出的大小。虽然静电工程中应用的高压变频器是一拖二，但实际工况调试中，难以实现一拖二的控制。原因有二，一是泵机组在实现联动控制中工频和变频的控制回路接线方式不同；二是高压变频主回路采用的刀闸式互锁，1#用2#备或1#备2#用。也就是说，2台泵机组只能有1台变频运行，1台工频运行。后结合景电工程的实际运行工况，降低运行人员误操作的风险，经参与的调试人员和变频厂家、设计单位沟通决定一台泵机组实现变频联动控制，另一台泵机组则实现工频联动控制。
3.2 高压柜控制
高压柜控制的可靠性，直接关系到整个泵机组的安全性，在实现变频联动控制中，一是合闸回路应该串联，励磁屏的就绪允许，阀门的全关接点（防止泵机组在后备管道有压力的情况打开阀门使机组倒转）还有高压变频的就绪允许，即所控制的励磁、阀门、变频器等均在无故障状态下方能合闸。二是跳闸回路应该并联，励磁屏的跳闸故障，阀门联动关跳开高压柜的接点，还有高压变频器的跳闸故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆三是事故跳闸，如供电质量、主设备故障时，高压柜综合保护装置动作直接作用于跳闸，使主设备与电网脱离，以保证其他机组的安全运行。
3.3 阀门控制
在工频中阀门的联动控制比较简单，利用高压柜的辅助常开接点串联高压断路器手车工作接点控制蝶阀开启电机，使阀门缓慢打开。在变频中阀门的联动控制，应该分析到开机过程使变频启动，从0转速加速到额定转速，时间较长，如过早的打开阀门，会使管道的备压提前加到运行电机上，使电机启动困难。后经调试发现42Hz时电机功率能达到80%此时打开阀门比较合理。当电源频率升至42Hz，再由变频器控制阀门打开。
3.4 高压变频控制
高压变频在联动调试中、运行前应提前用低压AC380V对高压变频柜进行预充电1min左右，方能投高压。后经调试，将预充按钮和充电完成后的反馈信号通过电缆引入中控室，待预充电完成后高压柜合闸，实现联动开机。调试完成后，运行过程中，变频器故障，不能正常开机。调试位一运行就爆IGBT，后经厂家技术人员维修，是变频主回路漏电所致，经处理后，至今运行可靠，但在节能降耗方面差强人意。
4 变频技术在风机中的应用
变频器在风机控制系统中工作的过程如下：先通过变频器输入端子来对风压进行设定，之后，传感器把接收到的压力信号传输给变频器，在预编程序的作用下，变频器可以针对不同压力将对应的控制信号输出，以此来通过对电动机的控制，让风压随着风机转速变化，最后，风压传感器可以把相关信号输送到变频器中，从而实现电动机的自动控制。
引风机与鼓风机的共同点就是耗电量大、运行效率低以及调节效率不高，在具体调节过程中，其会损失大量能量。虽然在设计时留出了较大的安全裕量，但由于风机实际参数和额定参数存在较大不同，这就导致风机在实际运行中有着较低的效率。对风机风量进行调整的传统方法就是通过对挡板开度的改变来实现风量调节，而这种方法虽然可以减少风量，但是其同时也加大了风的阻力，并不具备节能效果。变频技术的运用主要是通过电机转速来调节风量，风量与电机转速是成正比的，即风量变小，电机的转动速度也会下降，这样耗电量就会减少，从而真正实现风机节能。通过流体力学可以发现，风量和转速之间成正比例，风压和转速的二次方之间成正比例，而轴功率则是和转速的三次方之间成正比例。在运用变频器后，转速与轴功率也会随着风量的减少而减少。虽然还需要对转速下降带来的效率下降与附加控制装置效率影响等进行综合考虑，但其仍然有着较好的节能效果。通过对不同控制方式下风机运行效率的对比得出如下结果：在负荷较高时，无论是哪种控制方式，其消耗的功率基本相同；而在负荷较低时，变频控制方式消耗的功率随着负荷降低而减少。因此，若风机在高负荷区工作，那么就使用工频电源；若风机在低负荷区工作，那么就使用变频控制，这样，就能够得到良好节能效果。
5 结束语
相比于降压调速、变极调速、滑差调速、内反馈串级调速和液力耦合调速等传统方法，中压变频调速装置具有运行效率高、节能效果显著的特点，目前国内外已广泛采用。但在电厂的运行中，其实际应用率还不是太高，值得进一步开发利用，以期完善系统工艺，提升运行的安全可靠性和节能效果。
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论文作者:吴林俊
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/16
标签：高压论文; 风机论文; 电机论文; 变频器论文; 转速论文; 技术论文; 电厂论文; 《中国电业》2019年第12期论文;