1垃圾发电厂风机、水泵的调速
传统的火（热）电厂的风机、水泵通常功率裕度较大，多余的风量和流量一般通过节流调节进行处理。测算数据表明：40千瓦的风机运行在70%额定流量下，采用节流调速，消耗的功率可达15千瓦。因此在垃圾发电厂，大部分的电机采用调速调节，常用的是变频调速。变频器通过内部整流、逆变回路经相应控制及检测部分把50Hz的交流电源变频器通过内部整流、逆变回路经相应控制及检测部分把50Hz的交流电源变为频率及电压可调的电源输出到异步电动机，从而实现平滑调速。电动机变频启动时间短、电流小且平稳，对电网及电机无冲击，减少机械磨损，延长机械使用寿命。可相应减少调节挡板及阀门的数量，避免了节流带来的能量损耗。而且水泵采用变频恒压供水时可消除水锤效应，实现闭环供水。在制动时，电动机处于发电工作状态，通过高性能变频器无需附加电阻器等制动装置，可直接将电能回馈电网。
2垃圾发电厂中变频调速技术的应用
以某垃圾发电厂为例说明。该厂共有两台焚烧炉，共包括见机、水泵等电机110台。由于垃圾的燃烧热量不尽相同，工厂全部的二次风机及干燥炉排风机、再循环风机、再燃烟道风机、主炉膛燃烧器风机等均需要进行风量调节，通过改变风机的风量控制焚烧炉膛出口的温度，保证合理的配风，使各区的风量和风温都可以根据垃圾焚烧的状况进行调整和控制，使垃圾充分完全燃烧。因此工厂的二次风机均使用变频技术进行调速，以达到使系统更加高效、节能的目的。给水泵是将水从除氧器内抽出，升压送至锅炉内的重要设备。水循环水泵是为机组凝汽器等系统设备提供冷却的重要辅机动力设备。运行方式是随机组连续长期运行。假设某垃圾焚烧发电厂内给水泵与循环水泵均为两用一备，若均采用变频在经济效益上有些浪费，可使一台变频控制，另一台经软启动器工频运行，这样当负荷变化或不同季节时，可通过变频控制的水泵调节水流量。不仅减少了机械阀门上的功率损耗，而且降低了一次投资。垃圾搬运起重机位于垃圾储存坑的上方，主要承担垃圾的投放、搬运、搅拌、和称量工作，是垃圾供料系统的关键设备。该厂的垃圾搬运起重机额定负荷为10吨，包括了两台大车行走电机、一台小车行走电机、抓斗起升电机、抓斗开闭电机等共五台电机。由于垃圾发电厂环境特殊，垃圾搬运起重机工作环境恶劣，粉尘多、振动大，需要频繁地起动、停车、反转，工作时经常严重超载，而且还可能承受较大的机械冲击。传统的火电厂通常采用线绕型三相交流异步电动机串电阻进行起动和调速，噪音较大。而且绕线型电机的碳刷工作时容易打火，容易烧坏接触器的触头、电机连接线以及所串的电阻，因此系统的维护量较大。而且调速效果不理想，所串电阻因为长期发热，消耗的电能非常大。在垃圾发电厂，焚烧垃圾过程中产生的烟气包含一些污染物，有可能对环境造成二次污染。为了满足环境保护的要求，需要通过烟气处理系统对这些污染物进行处理。
3变频调速技术在垃圾发电厂的应用效果
3.1节能
一般发电厂内的风机实际运行工况是在其额定值得80%左右。例如，一台风机的实际运行工况是80%，相应其转速降低20%，根据上述物理关系可知，风机的功率约为（0.8）3≈0.51，去掉其他因素，则风机将近40%的功率是被浪费掉的。假如垃圾焚烧发电厂内的引风机、一次风机、二次风机的总功率为885kW，机组按年运行8000h计算，则可节省厂用电力为885kWxx8000hxx40%≈2832000kW·h去掉政府给予的部分上网电价补贴，假设上网电价为0.38元/kW·h，每月可节省电费0.38元/kW·hxx2832000kw·h÷12月≈8.96万元/月。为保证投入设备的可靠性，如果调速产品选用ABB或丹佛斯等质量较好的公司产品，则每千瓦的一次性投资约为0.2万元/kW，即0.2万元/kWxx885kW≈177万元，投资回收期=总投资/月节电效益=177万元/8.96万元=19.8月，即不到2年时间便可收回成本。
3.2提高系统的安全可靠性
为了验证变频调速的效果，笔者曾在在系统调频范围内采样若干个不同频率值以及其对应的输出转速来验证变频调速系统的频率与转速的关系。选取25Hz、50Hz、75Hz、100Hz、125Hz五个采样点，记录下对应的稳态转速，分别为751、1498、2251、3000和3748（r/min），如果以采样频率为横轴，以电机的转速为纵轴，可以看出电机转速与调速系统频率之间有着良好的线性关系。因此电机的转速随着频率基本上可以成正比变化，说明改变频率，电机的转速调节具有很好的连续性和较大的调速范围，从根本上消除了对电机的冲击应力。三相交流异步电动机直接起动时，最大起动电流可以达到额定电流的5-8倍，即使采用星形-三角形起动也可能达到了4-5倍。如果采用变频起动，电流将随着转速的上升逐渐增加，从数值0开始，在很短的时间内达到稳定运行状态。即使是最大值也不会超过额定电流，相比直接起动，电流的变化要缓慢很多，真正实现了软起动。使用MATLAB对起动过程进行仿真，可得图（1）所示曲线。仿真曲线横轴为时间，单位为秒（S），纵轴为定子电流，单位为安（A）。
从图（1）可以看出：变频调速时，电机大部分时间处于低速运行状态，大大延长了电机轴承的使用寿命及整机的连续运行周期，减少了维护量。此外，变频调速运行时，风机和水泵的出口阀和调节阀完全打开，通过电机的转速调节流量和压力，减小了对管系的冲击，降低了调节阀前后管系泄漏的可能性，从而减少了维护工作量。当负荷较小时，采用变频调速，电机的转速较低，降低了风机、水泵及系统的噪声，使电机的运行环境得到改善。
4结语
总之，变频器用于风机、泵类设备的驱动和控制能够达到明显的效果，能达到理想的调速控制方式。不仅有效提高了设备的效率，且满足工艺的生产要求，有效减少设备的维护以及维修的费用，产生的经济效益效果显著。
参考文献
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[3]变频器使用误区分析[J].乐臻欣.电工技术.2014(06)
[4]变频调速技术在桥式起重机中的运用分析[J].黄海.江西建材.2016(03)
作者简介：
姓名：张越（1986年11月）；性别：男；籍贯:陕西西安；民族：汉；职称：中级；学历：大学本科；研究方向：电气工程及其自动化。
论文作者:张越、陈思远、高媛、吕于韬
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年01期
论文发表时间:2019/6/18
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