浅谈变频调速技术在火力发电厂中的应用

陈 元

（清水川发电有限公司，陕西 府谷 719400）

变频调速技术是在目前电力传动技术的主要发展方向之一，它具有体积小、质量轻、准确度高、通用性强的优点，并且变频调速技术的功能丰富，可靠性很高，因此可以广泛应用在各个行业领域。火电系统中的各个辅机需要消耗较大的耗功量，因此火电机组的节能改造尤为重要。在火力发电厂中，变频调速作为电机调速的最佳方式，是火力发电厂技术改造和产品更新换代的理想设备。特别是在近几年高压大功率新型元器件的开发使得变频调速技术在火力发电厂中的应用更加广泛。

1 变频器的工作特点

变频调速器也是变压变频装置，主要应用于异步机或同步机转速的调节。在压力确定的情况下，电动机与电源频率成正比，因此只要改变电源频率就可以改变转速，这样就可以达到变频调速的目的。通过变频调速器可以将50Hz的交流电源交换成电压、频率可调的三相交流电源[1]。

一个交流电动机变频调速系统主要由变频调速器、交流电动机和控制器三部分组成，其中最为重要的变频调速器，其主要应用于电动机电压和频率的平滑变化。变频调速与传统的调压调速、变极调速、串级调速等调速方式不同，变频调速的调频范围更广泛，静态精度更高，系统效率也更高，这对于变频器的保护性更好，更易于实现自动控制和过程控制，因此变频器将会更广泛的应用于调速中。

2 变频调速技术在火力发电厂中的应用

2.1 燃油系统

火力发电厂的燃油系统主要用于锅炉的启动点火和助燃油。它主要由供油泵、油加热器、滤油器、计量装置和油水分离器等部分组成。在最初的火力发电厂燃油系统本是输送重油的，但是随着近几年石油深加工行业的迅速发展，重油资源变得非常紧张，因此将火力发电厂燃油系统输送的重油改为了柴油。由于油种发生了改变，燃油系统在正常运行时需要处于超压状态，这对于火力发电厂的安全生产是极为不利的。在燃油系统的炉前油母管周围设置了很多高温的蒸汽管路，如果高压油管路出现喷泄的情况，那么就会造成不可挽回的损失，在火力发电厂已经有因油管路漏泄致使锅炉烧损的重大事故发生过。因此，火力发电厂的燃油系统需要对其调压方式进行改善，变频调速技术便是燃油系统调压方式的新技术，通过变频调速技术，燃油系统的调压方式可以得到有效改善。

将变频调速技术应用于火力发电厂的燃油系统中，按一定周期将炉前母管油压与设定油压值进行比较，如果发现炉前母管油压低于设定油压，那么供电泵电动机的转速就会相应增加，一旦供油泵电动机转速增加，炉前母管油压就会升高。如果炉前母管油压高于设定油压，那么供油泵电动机转速就会降低，当转速降低时，炉前母管压力也相应降低，这样转速与压力的同时改变便可以实现燃油系统的自动恒压运行[2]。通常情况下，燃油系统的正常稳燃循环压力是1.2MPa，点火启动正常供油压力是在3.5MPa。燃油系统在供油结束后就会立即自动调整至稳燃状态，这对于炉前供油母管超压运行情况的避免有积极作用，与此同时，将变频技术应用在火电厂的燃油系统中也可以使油温降低，最大限度地减少大罐中油的流动，使得罐中的杂质可以快速沉淀下来，节约能源。

2.2 燃料制备系统

当前我国多数的火力发电厂都是以煤作为燃料，机组在启动和稳燃期间是利用油燃料：轻油和重油作为燃料通过卸煤输煤的装置进行输煤，由磨煤机、给煤机、给粉机、排粉机和供油泵等设备共同组成了燃料的制备系统。

通常情况下，在火力发电厂的燃料制备系统中的磨煤机只采用钢球磨煤机，通过台数调节法控制粉仓位，由此产生了磨煤机的启动冲出的问题，将变频调速技术应用到燃料制备系统中可以有效改善这一问题。

在中间储仓式制粉系统中，给粉机主要用来输送煤粉，将煤粉输送到炉膛中，这里给粉量的改变通常是以给煤机的转速改变实现的。给煤机转速通常采用滑差电机进行调速，但是在实际的操作中，滑差电机却很难控制，利用变频调速技术可以很好地解决给粉机的转速调节问题[1]。

给煤机是燃料制备系统的关键，是给磨煤机提高煤量的设备。一般的，给煤机的给煤量都是随工况的变化而变化，这样磨煤机才可以相应的发生变化，但由于目前的技术存在不足，给煤机的调速存在不稳定、给煤量不均匀的我那天，这样磨煤机的磨煤量就需要不断变化，在一定程度上加大了磨煤机入口的负压，造成跑粉与堵粉问题严重，给机组的安全埋下了隐患。在给煤机中应用变频调速技术可以有效改善跑粉与堵粉问题，变频调速可协调控制的子系统，从而实现制粉的自动化，使燃料制备系统安全运行，节约能源。

2.3 水泵

在火立发电厂中主要运用两种水泵：循环水泵与凝结水泵。

循环水泵主要用于为火电机组凝汽器系统提供冷却水，采用的是动叶可调的轴流泵，这种泵只能定速运行，无法适应季节与负荷的变化，造成了循环水的浪费流失。应用变频调速技术可以改变循环水泵的速度，节约水资源，有效降低能耗。

凝结水泵是火立发电中吸入侧为真空状态的中低压泵，泵的出力是确定的额定流量，当前大部分凝结水泵是依靠电动调节门实现定速运行的，这样一来节流量就会相应增大，凝结泵出口压力变高，造成了水泵大量漏水。凝结水泵的用水量与耗电量都增大许多，造成水泵经常不能正常运行，在很大程度上造成了资源的浪费[3]。将变频调速技术应用到凝结水泵的运行中可以有效改善水泵定速运行的缺陷，达到节流控制的目的，将经济效益最大化。

3 变频调速技术的未来发展方向

3.1 缩小装置的尺寸

随着变频调速技术应用的更加广泛，对于变流器的要求也将越来越高，缩小装置的尺寸，使变流器更加的紧凑，对于功率要求和控制元件也可以具有更高的集成度。变频器可以采用新型电工材料制造的小体积变压器，如紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源等，从而改变固有的功率器件冷却方式，将功率模块智能化，使得变频调速更加的高效。

3.2 开发清洁电能的变流器

清洁电能变流器是未来变频调速技术在火电发电厂中应用的方向之一，清洁变流器指的是变流器的功率因数为1，最大程度上降低网侧和负载侧的谐波分量，这样可以有效减小对电网的损害和电动机的转矩脉动，变频器可以改变电路结构和控制方式，达到清洁电能转换的目的[3]。除此之外，对于中小容量的变流器，也可以提高开关频率的PWM控制，这样可以使得变流器更加的高效。

4 结语

将变频调速技术应用到火力发电厂，可以对传统的调节方式进行改善，达到一种理想的调速控制状态。同时变频器也可以提供设定、控制、保护、故障显示、记录等多种功能，这样可以有效避免在火力发电运行过程中出现的各种问题，减少设备维修的费用，降低停产周期，提高火力发电的设备效率。随着我国电网的不断扩大，变频调速技术必将在火力发电厂中应用的更为广泛，成为电力行业发展的必然趋势。

［1］徐甫荣.发电厂辅机电动机节能改造技术方案分析[J].电气传动自动化,2004,26(6)：11-16.

［2］宗玮.变频调速技术在电厂锅炉运行中的应用[J].中国石油大学胜利学院学报，2008,22(2)：21-22.

［3］程芳林,钱锋.变频调速技术在火力发电厂风机节能改造中的应用[J].发电设备,2002(3)：35-36.