董睿
（大庆油田电力集团宏伟热电厂 黑龙江大庆 163000）
摘要：随着高压变频器技术在发电厂的推广运用，其对降低电厂厂用电率的功效得到了各方面的高度评价。高压变频器在节能方面功效显著，不仅彻底改变了由于设备设计余量而导致“大马拉小车”现象，解决了因电机定速旋转不可调节而导致的能量损耗问题，而且避免了由于负载挡板或阀门调节导致的大量节流损失。变频改造成为了火力发电厂降低厂用电率的最佳手段。
关键词：发电厂；变频器；节能降耗
1.变频器的工作原理和选择
1.1变频器的工作原理
当交流设备在供电频率发生变化的时候，与频率成正比的功率也将出现相应的变化，频率高就产生大功率，频率低就输出小功率。变频器就是基于这个原理来调整电机的速度，即将固定频率的交流电变为频率可变的连续交流电，从而改变电机的输出功率，达到控制输出的目的。实际中就是根据负荷的变化，对风打、水泵等电气设备的输入频率进行调整，从而达到控制其转速的目的，让被控的设备能按照出口流量的变化而改变输出功率，这就是变频器的工作原理，公式如下
n=60f/p （1）
公式中n是同步电机转速，f是定子供电电源频率，p是磁极对数。
一般异步电机与同步电机存在一个滑差关系，如下式：
n=(1-s)(60f/p) （2）
公式中n是异步电机转速，s是异步电机转差率。
公式（1）（2）中得到，改善电源频率f，就可以改变电机同步转速，电源频率增加，同步转速就增大，实际转速也增加；电源频率降低，电机实际转速也相应下降。这种通过改变电源频率来进行转速调节的过程称为变频调速。变频调速技术就是给电机提供可变频率电源的同时由变频器对电机转速进行控制的技术。改变电机转速的方法有三种：改变电动机磁极对数；改变滑差；改变输入电压频率。对异步电机最好的方法就是改变频率f。由电机理论可知，三项异步电机各相感应电动势有效值与下式有关：
E=4.44kfNΦm (3)
公式中E是气隙磁通在每相定子绕组中感应电动势的有效值；f是定子供电频率；N是每相定子有效匝数；k是与绕组有关的结构常数；Φm是每极气隙磁通量。由此可知，调节方法有三种：恒功率调节；恒转矩调节；转差频率控制调节。
1.2电厂变频器的选择
利用变频技术主要的操作方法就是在原有的系统中加入一套变频调速设备，实际上就是增加了一个复杂性较高的辅助操作设备，这虽然可以帮助降低能耗，但是也增加了系统的控制难度，增加了一个维修和管理的节点。所以在变频改造中，变频器的选取也是十分重要的，这不光能影响到系统的正常运行也能够影响到节能的效果。很明显，如果选择不当就会影响系统的正常工作。所以在选择变频器的时候除了要注意一些常规断旨标外，还应当综合考量设备的整体运行的安全性，包括电器元件的稳定性，产生谐波分量是否符合标准，在电源出现停断时对其的影响等。
2.经济效益分析
2.1、改造优点
变频节能改造通常是指对锅炉风机、水泵等附机的变频节能改造。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆锅炉风机、水泵在设计时是按最大工况来考虑的，在实际使用中有很多时间风机都需要根据实际工况进行调节，传统的做法是用开关风门、阀门的方式进行调节，这种调节方式增大了供风、引风、供水系统的节流损失，在启动时还会有启动冲击电流，且对系统本身也有冲击，附机设备容易损坏，也使整个系统工作在波动状态；而通过在锅炉风机、水泵上加装变频调速器（装置）则可一劳永逸的解决好这些问题，可使系统工作状态平缓稳定，并可通过变频调节实现节能收回投资。
2.2、投入经济性
变频系统的初次投资容易给投资者一种投资高风险大的感觉，这主要是因为对变频调速节能效果不很了解，认为变频系统的初次投资与传统的一些调速方式相比投资太高。初次投资在未充分考虑节能效果及变频器功能的情况下进行比较以及对变频器的质量、稳定性、售后服务等还不太了解产生错觉；目前变频器技术日趋完善，价格已经很便宜，变频节能系统（装置）在各类调速系统中使用时其节能效果对于单台设备可做到20-75%，在风机水泵这类设备的一般应用的节能效果平均也可做到20-50%。根据企业的实际情况，节能效果可能更佳。变频节能系统及生产过程自动化系统在各行各业设备和生产线上的应用是社会生产发展的必然趋势，它有着早改造、早受益、早使用、快发展的特点，它将不断的被推广应用。
2.3、节能计算
以改造电厂锅炉风机6台为例，其中引风机电机(Y355l1—6，Pe=250kw，Ue=380v，Ie=458A)改造前、后节能效果计算情况如下；
(1)改造前实测数据
U1=380V；I1=412A；cosφ1=0.82；
P1=1.732UIcosφ=1.732×380×412×0.82 =222.4kw。
改造前每年耗电量(全年运行300天计)为：222.35kw×24×300=1600920度。
(2)改造后实测数据
U2=380V；I2=253.4A；cosφ2=1；
P2=1.732×380×253.4×1=166.7kw；
改造后每年耗电量(全年运行300天计)为：166.7kw×24×300=1200690度。
(3) 每年节省的电量
1600920－1200690=400230度；
节电率：400230÷1600920=25%；
每年每台风机节约电费(按0.7元/度)：400230×0.7=280161元≈2.8万元
2.4、改造效果
风机、泵类通过应用变频调速技术后，改变了原有的操作方式，实现了远程控制，能够有效地调节锅炉生产过程，使系统运行稳定，保持风机、泵类高效运转，电机实现了软启动，无冲击电流，设备故障率大大降低，维修费用大为减少。拖动系统应用变频调速技术，在大大节约电能的基础上，使长期轻载运行的风机、泵类工作在低转速、低电压的状态下，这样就使电机发热少、温升低，延长了使用寿命。变频调速技术也提高了功率因数，使电网损耗减少，效率提高，同时降低了风机、泵类的噪音，改善了生产环境。另外变频器自我检测、故障诊断、保护功能齐全，可有效地防止事故扩大化。
3.结语
实践证明,变频器的应用帮助火电厂改善了电动机的工作状况,实现了节能源消耗,正逐步成为电厂节能降耗的重要元件。而且变频器和计算机系统的联合应用也逐步提高了电厂的智能化控制的技术水平。
参考文献：
[1]李建国.火力发电厂电气节能降耗措施探究[J]. 科技创新导报.2011(33)
[2]胡炫,朱虎,杨志.高压变频器在发电厂引风机上的应用与节能分析[J].电机与控制应用. 2010(02)
论文作者:董睿
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/4
标签：变频器论文; 频率论文; 节能论文; 转速论文; 风机论文; 电机论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第9期论文;