变频技术在发电厂辅机设备中的应用

2016-06-02曹俊华电新乡发电有限公司河南新乡453635

中国科技纵横 2016年2期

曹俊(华电新乡发电有限公司,河南新乡 453635)

变频技术在发电厂辅机设备中的应用

曹俊
(华电新乡发电有限公司,河南新乡 453635)

【摘要】文章分析了火电厂辅机设备节能降耗的必要性,介绍了变频技术在发电厂的应用背景和变频调速系统的工作原理,详细阐述了变频调速技术在发电厂辅机设备中的多种应用形式,同时,分析了变频技术的优点和缺点。展望了变频技术在发电厂辅机设备中的广泛应用前景。

【关键词】变频技术发电厂辅机前景

1 引言

目前，火电约占我国电力装机的70%左右，火电厂主要辅机设备如凝结水泵、给水泵、循环水泵、各类风机等高能耗设备，其输出功率不随机组负荷变化而变化，只能通过调节阀门或挡板的开度来调整其出力，从而造成了较大的节流损失。因此，做好火电机组及其主要辅机的节能降耗工作十分必要。

随着电力传动技术的发展，尤其是大容量变频调速系统的逐步成熟，既满足了电力生产的需要，又达到了节能的效果，同时还减少了设备检修维护费用。因此，在火电机组主要辅机中采用变频调速技术是实施节能降耗工作的有效途径。

2 变频调速系统

变频调速系统通常由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。其简化的工作原理电路如下图1所示。

变频调速系统主要由控制系统和变频器组成。变频器的功能是将电压、频率不可调的交流电源转换为可调的交流电源。其中整流器和逆变器是变频器的主要组成部分[1]。

控制系统是变频调速技术的核心元件，其功能是产生脉宽调制波形，从而驱动变频器中的功率开关(晶闸管或晶体管等)。变频控制系统是由PLC或微处理器通过软件编程的方式实现控制功能的。

3 变频技术在发电厂辅机设备中的应用形式

变频调速技术在发电厂最初用于辅机设备的节能方面，然而，随着变频器及其控制系统性能的提高，变频调速技术的应用范围也逐步扩大至电厂辅机设备的软启动、自动控制、转速控制等方面。

3.1 辅机设备的节能

辅机设备的节能工作在火电机组节能工作中占据非常重要的地位。火电厂的凝结水泵、循环水泵、各类风机等辅机设备都要消耗大量的电能。由于机组负荷的变化，必须通过调节风机挡板或水泵调门的方法调节辅机设备的出力，这样就造成了大量的节流损失。风机或水泵的轴功率与转速的立方成正比[2]。

3.2 大容量电动机软启动

交流电动机直接启动时的启动电流约为额定电流的5-8倍。在电机的启动过程中，直接启动的强大电流会在电机绕组端部产生巨大的电磁力，使绕组端部产生振动或变形，甚至引起电机绕组绝缘的机械损伤或绝缘击穿。启动时的大电流还可能造成电机铁芯振动，引起电机发热。此外，大容量电动机直接启动时还会造成厂用电母线电压的降低，对其他辅机设备的正常运行造成影响，严重时可引起电机低电压保护的动作。因此，火电厂大容量电动机普遍采用软启动的方式，这对于延长电机使用寿命，降低对其他辅机设备的影响，保证安全生产具有非常重要的作用。

3.3 自动控制

目前，火电厂的主要辅机运行过程由于现场实际情况的复杂多变，某些系统受诸多因素的影响，需要通过不断调整才能实现多种工况下的参数稳定，变频技术很好地解决了这个问题。例如，变频技术在发电厂循环水泵上的应用，就是就是通过实时计算凝汽器的运行清洁系数，采用循环重复计算法求取凝汽器最佳真空及对应的变频循环水泵运行方式[3]。

3.4 转速控制

变频调速技术在转速控制方面也有广泛的应用。例如，发电厂中的闭式循环水泵等设备，要求对设备恒压供水，变频调速技术正好满足了这种需求。其简化的原理图如下图2所示。

该系统的工作原理是由压力传感器测取供水管道的实际压力，送入信号处理器经过A/D转换后，经过PLC与给定压力进行比较，回传至信号处理器并经D/A转换后，通过变频器对输出频率进行控制，进而控制电机转速以达到恒压的目标。