(青海宁北发电有限责任公司唐湖分公司,青海省海北州 810200)
摘要：电力行业是我国国民经济中关乎国计民生的支柱产业，火力发电占全国电力总装机容量的64.7%，随着不可再生能源的不断减少，国家“十三五”规划的实施，使得火力发电面临着前所未有的压力。而变频技术因其卓越的调速性能，显著的节电效果，有效改善设备运行工况，对生产系统的安全性和设备的利用率提供了可靠的保障等显著优势在各个领域得到广泛应用，在火力发电厂运用变频技术是解决其目前窘境的有效方案之一。
关键词：变频技术；火力发电；应用
引言
节能减排是我国一项长期的基本国策。科学技术是第一生产力，变频技术就是一种重要的先进技术，火电厂在变频技术的设计、应用上，需综合考虑成本和效率问题，实现对电厂运行中各项因素的有效控制。火电厂使用变频技术，可实现节能降耗，减少设备耗电量，另外还可实现参数的精确控制，使工艺流程具有较高的可操控性，延长了设备的使用寿命，提高了机组的安全经济运行。
1．火力发电厂设备的运行现状
火电厂变频前存在以下主要问题：①峰谷差较大，调峰调频任务重，低负荷运行时间长，风机启停频繁，严重影响电动机的使用寿命。②吸风机输送的介质是锅炉燃烧产生的烟气，风机高速运行时，飞灰对风机叶片磨损较大。③机组低负荷时两台风机运行裕度较大，一台风机运行出现风量不足的问题，实际运行中只能开两台风机运行，存在“大马拉小车”的现象，浪费电能。而变频技术可有效解决以上存在的问题。
2.变频器的基本原理和分类
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的控制设备。变频技术是在电子技术发展的基础上形成的，借助电子器件实现整流，通过逆变产生需求的频率，变频器输出与电动机频率相同。变频器的构成主要包含了整流、滤波、驱动单元、制动单元等的部件。
变频器的种类是很多的，依据使用位置的不同可以划分为单相变频器、高性能变频器、电流变频器等多个种类。依据工作的电压可以划分为低压变频器与高压变频器，依据电源的性质可以划分为电流型变频器与电压型变频器。
变频器基本构图
3.变频技术在火力发电厂中的运用
3.1变频技术在火电厂运用的必要性
火力发电厂锅炉引风机是锅炉助燃的主要部分，将锅炉燃烧产生的高温烟气经静电除尘器、烟囱排出。火力发电厂动力锅炉的输出功率随着电功率输出的大小而改变，锅炉的煤粉输入量与送风机的送风量有一定的比例关系。吸风机与送风机按一定比例联合调节，实现锅炉稳定燃烧。正常情况下，送风机与吸风机可达到动态平衡。但电网负荷峰谷变动，带动发电机输出功率随之变动，锅炉出力也要进行相应调整，锅炉的吸、送风量相应变动。
目前电厂普遍采用常规的控制方法调整风机挡板开度来控制风量的目的。但这种调节方法存在一定缺陷。一，调节动作较迟缓，很难达到最佳调节的目的；二，挡板调节虽能达到调节吸送风量的目的，但会产生节流损耗；随着挡板开度减小，风机的节流损耗加剧，大量电能被浪费在挡板上；三，异步电动机在启动时启动电流一般达到电机额定电流的6-8倍，对电网冲击较大，同时强大冲击转矩对电机和风机的使用寿命存在很多不利影响。四，由于转速较高，对电机所驱动的机械设备存在较大的磨损。
3.2变频技术在火电厂的运用
高压变频技术一般用于送、引风机、一次风机，给水泵、凝结泵、循环泵等负荷变动较大的大功率高压电机。
低压变频技术主要用于调节范围较大的皮带给煤机、捞碎渣机、生活水泵、计量泵、加药泵等对参数控制精准度要求较高的电机，其调节稳定性强，调节效率高，节能效果好。
3.21风机的运用
表一是某火电厂220 MW锅炉在不同负荷下，一次风机使用变频器调节和使用挡板调节时电机电流值的变化情况进行对比的一组数据如下：
从表一中可以看出，发电机调峰量越大（即负荷越小时），采用变频器调节后电流下降越多，即使机组在近满负荷的情况下，一次风机采用变频仍能节约电流21.6%。
3.22水泵的运用
泵类设备在火电厂有广泛的运用，循环泵、凝结泵、工业水泵、给水泵等等，水泵的传统运行方式是转速不变，通常采取供、回水阀来调节流量的大小，这种调节方式不仅迟缓，且对能源是极大的浪费。变频的使用可以根据实际需要对水泵电机进行调速，从而达到调节水泵出水量的目的，采用变频调速不仅效率高，调速范围广，且操作简单便利、噪音小，磨损少，便于维护，最直接的效益就是可节约20-35%电能。
3.23制粉系统的应用
目前，我国发电机组采用燃烧煤粉锅炉为主，必须配置制粉系统以满足锅炉燃烧要求。国内火电厂锅炉所用燃煤基本上是煤出矿后直接送到锅炉燃烧，这就导致了锅炉在运行过程中煤质变化频繁，因此需要经常根据煤质变化调整煤粉细度以适应锅炉燃烧需要，以保证锅炉运行的安全性和经济性。另外，火电厂担负着电力负载峰谷差调整的重任，燃煤机组必须参与调峰运行，负荷变化时锅炉燃烧的最佳煤粉细度也相应的发生变化，需调整煤粉细度以减少飞灰可燃物含量，提高锅炉效率。
电厂锅炉制粉系统一般采用挡板式粗粉分离器，依靠调节挡板角度来调节煤粉细度，但挡板调节困难，延迟时间较长，无法适应煤质以及机组负荷频繁变化时煤粉细度随时调整的需要，入口较为容易出现负压而出现堵粉或者是跑粉的现象，进而使得磨煤机存在安全隐患。在制粉系统给煤机中使用变频技术可以有效的解决给煤机的问题，在制粉的过程当中可以通过变频技术来实现自动化的调节，在保证了燃料准备系统可以稳定工作的基础上节约了能源。
6 结语
火力发电是高投入、高排放的行业，鉴于供电的稳定特性使其在一段时期内仍然在电力行业中占据着重要位置。将变频器广泛运用于火电厂有着诸多优势。①启动电流低，对系统及电网无冲击，为设备的安全、稳定、经济运行提供了可靠的保障，且节电效果明显。②变频调速平滑性好，效率高，延长了设备的使用寿命，设备维修费用降低。③低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。④调速范围大，精度高。⑤可提高设备的自动化程度，满足客户通用需求的前提下，根据企业的实际情况，通过扩展设计可以满足自身行业性要求。
参考文献：
[1]风机水泵类负载使用 高压变频器节能计算 行业资料（国内外标准规范）
[2] 张燕宾《变频器应用教程》2011年机械工业出版社出版
[3]孙豪杰, 王晓晶. 节能减排下火力发电厂给水泵调速器选型模型研究[J]. 中国科技信息, 2015(1):181-182.
论文作者:肖体琴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：变频器论文; 锅炉论文; 风机论文; 火电厂论文; 技术论文; 火力发电厂论文; 挡板论文; 《电力设备》2017年第26期论文;