试论变频调速技术在电厂自动控制系统中的应用

黄坤明

摘 要：在当前的电厂运行中，已经开始大量使用自动控制系统，而变频调速技术由于具备降低耗电量、能够快速反应等优势能够在自动控制系统中发挥重要作用。基于对变频调速技术在电厂中应用范围与领域的研究和剖析，本文指出了变频调速技术在电厂运行中所具有的重要意义，并在此基础上提出了变频调速技术在自动控制系统中的应用，从而为行业提供合理建议与意见。

关键词：电厂；变频调速技术；自动控制系统

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0165-02

在电厂运行过程中，涉及多个子系统的协同工作，而要保证电厂运行的稳定性，则需要最大限度使各系统都能够处于最佳的工作状态下，针对这种要求，在自动控制系统中可以合理应用變频调速技术，实现对各子系统的快速控制。在变频调速技术应用过程中，除了要保证该项技术与自动控制系统的适配性，还需要对技术的应用环境进行探究，从而提升技术应用的稳定性和寿命。

1 变频调速技术在电厂自动控制系统中的应用范围

出于对变频调速技术原理的了解，结合对电厂中自动控制系统的主要应用范围的探究，本文提出如下的变频调速技术在自动控制系统中的应用范围：（1）燃料控制系统。对于旧有的电厂，受限于电厂筹建时的技术发展和资金支持，燃料控制系统采用的控制方式为滑差控制，这种控制方式虽然能够在一定程度上满足控制要求，但是具备控制过程耗时过长、对设备运行环境要求较高等缺点，这些缺点在很大程度上提升了电厂的运行成本，而变频调速技术能够在很大程度上解决这些问题，故而该项技术可以在燃料控制系统中得到应用。（2）循环供水系统。在电厂运行过程中，循环供水系统将发挥重要作用，传统的循环供水控制系统建设周期长，并且运行过程中对电网的冲击更大，而变频调速技术建设周期更短，并且能够实现对电机的快速稳定控制，在很大程度上降低了电厂的运行成本，故而可以在循环供水系统中取得广泛应用。（3）给煤机控制系统。在给煤机运行过程中，需要能够给煤机能够被稳定调速，从而保证给煤机能够按照电厂的运行要求进行调整，通过对变频调速技术的原理探究可以发现，该项技术能够被应用到给煤机控制系统中，并且相较于传统的控制技术，变频调速技术能够发挥更好的作用[1]。

2 变频调速技术的应用意义

（1）提高控制效率。传统控制技术主要为滑差控制，而滑差控制系统运行过程中对运行环境的要求更高，并且控制的时间更长，导致自动控制系统的运行效率大幅降低。而变频调速系统对运行环境要求较低，并且能够缩短控制过程的耗时，故而能够极大提升运行效率。（2）经济性高。经济性包括两个方面，其一为系统建设过程的经济性，由于变频调速系统在建设过程中耗时更短，并且设备安装更加简单，故而能够极大提升安装过程的经济性。其二为运行过程中的经济性，在变频调速技术应用过程中，由于充分提升了系统运行的稳定性，并且控制耗时更短，故而该技术能够充分降低系统运行的维护成本，从而提升经济性。（3）故障率低。变频调速技术在运行过程中，涉及更少子系统的协同运行，故而在很大程度上降低了故障率，同时由于变频调速系统线路简单，涉及的设备更少，除了降低了故障率，也为发生故障后的维修过程提供了方便，从而让系统能够更加稳定运行[2]。

3 变频调速技术在电厂自动控制系统中的应用

3.1 燃料控制系统的应用

3.1.1 变频调速技术应用原理

对于火电厂运行过程来说，要保证锅炉能够处于稳定运行状态下，需要对锅炉的给煤量进行有效调节与控制，传统控制系统采用滑差控制方式，这种控制技术在应用过程中无法实现对系统的稳定快速调速，并且在应用过程中，煤灰煤粉等物质进入控制系统中，会对系统的运行稳定性造成重大负面影响，故而可以将变频调速技术应用到燃料控制系统中。根据公式：

可以看出，电机转速与电机电源频率成正比，故而在变频调速技术应用过程中，要改变电机转速需要调整电源频率，通过这种方式能够实现对电机转速的快速调整，并且该技术应用过程中，对控制系统的运行环境要求更低，故而相较于传统控制模式，变频调速技术具有更好的应用效果。

3.1.2 变频调速系统的设计

在燃料控制系统的变频调速系统设计过程中，主要设计内容为电机、变频器、线路、设备布局等方面。对于电机设计和选择，需要保证电机的功率能够满足燃料控制系统的运行要求，并且电机在使用过程中有很高的稳定性。对于燃料控制系统的运行过程中来说，在电机运行中会有速度的上下限限制，通过对变频调速技术应用原理的研究可以发现，该技术应用过程中通过对电源频率的调整实现对电机转速的控制，故而需要选择具有满足设计要求变频范围的变频器，从而使电机的调速范围能够满足电厂的运行要求。对于设备布局设计，需要按照电厂中各类设备的布局情况进行设计，同时需要对变频器的运行环境进行分析，充分保证设备的运行环境符合设备对环境的要求，而对于线路设计，要保证线路的质量能够满足设计要求，并对线路的布局进行优化，充分降低系统的建设成本。另外对于锅炉系统来说，还需要能够对锅炉的主汽压力进行控制，使其能够按照功率要求发生相应变化，故而在控制系统设计过程中，锅炉侧的主汽压力控制系统可采用DEH数字电液控制方式，这种方式不但能够提升对主汽的控制速度，还能够实现同时进行燃料控制与机前压力控制的功能。

3.1.3 变频调速技术应用效果

在进行变频调速技术应用效果的检查过程中，检查对象主要包括：（1）控制速度。通过对变频调速方式和传统控制方式的比较可以发现，将电机转速调整到相同水平时，变频调速技术能够大幅缩短控制过程的耗时，表明变频调速技术能够大幅提升控制系统的运行效率。（2）控制精度。通过对不同控制技术的分析比对发现，采用变频调速技术进行自动控制时，能够将锅炉的主汽压力波动范围控制在0.1MPa以内，故而变频调速技术能够最大限度提升自动控制系统的控制精度。（3）节能水平。在变频调速技术的应用过程中，当要调整给煤量时，控制系统会将增加的负荷进行合理分配，这种自动调整的方式在很大程度上提升了系统的运行调整效率，从而提升了节能能力。以某火电厂对自动控制系统的改造为例，发现应用变频调速技术时，假设系统负荷提升率为5%，相较于传统控制方式，新的自动控制线路中的电流大幅下降，并且调节时间更短，说明变频调速技术能够大幅提升节能水平[3]。

3.2 给煤机控制系统的应用

3.2.1 变频调速技术应用优势

对于火力发电厂的运行过程来说，要保证各系统能够安全稳定运行，则需要保证给煤机能够处于平稳的运行状态下，同时在进行生产调整时，也要保证能够及时有效地调整给煤机的运行状态。通过对传统给煤机控制系统的研究可以发现，应用传统控制系统时，会发生下煤量不稳定的情况，这种现象会对整个给煤机系统造成重大负面影响，而要降低甚至消除这些影响能够带来的安全隐患，需要通过开大循环风门的方式达成目的，这种方式在很大程度上提升了能耗，降低电厂经济收益。而通过对变频调速技术的研究可以发现，该项技术具有较快的反应速度，能够实现对给煤机运行状态的及时调整，并且不需要采取其余措施提升锅炉运行中的安全性能，故而变频调速技术可以被用于给煤机控制系统中，并且能够发挥更好的作用。

3.2.2 变频调速系统设计

给煤机变频调速系统的设计与燃料自动控制系统的设计方式相似，主要设计对象为硬件设备、变频器等，同时在给煤机自动控制系统设计中，各类硬件设备的选取方案、选取要求等方面都需要根据电厂的实际要求进行确定，在此基础上确定系统变频器参数，保证整个给煤机系统都能够充分保证电厂设备能够稳定有效运行。但是需要注意的是，在给煤机自动控制系统的设计过程中，需要将该子系统的设计与燃料控制系统的设计进行有机结合，提升自动控制系统融合程度的同时，充分提升系统的运行效率，另外对于这两个系统来说，都属于电厂自动控制系统的一部分，需要保证各子控制系统间有很强的融合性。

3.2.3 变频调速技术的运行效果

对给煤机控制系统中变频调速技术的测试对象也与燃料控制系统的测试内容相似，主要检查结果为控制系统的控制效率、系统运行的稳定性和节能性。对于应用变频调速技术的给煤机控制系统，发现相较于滑差控制技术，变频调速技术能够在很大程度上提升系统的控制效率，同时具有更高的控制稳定性。对于节能性的研究，对应用不同控制技术下，同种电机转速调整情况线路电流进行调查，发现转速分别为300rpm、600rpm和800rpm時，变频调速方式线路电流为4.1A、5.2A和5.7A，滑差调速技术线路电流为11A，11.1A和11.3A，由此可见，应用变频调速技术时，系统的节能性能将会获得极大提升。

3.3 循环供水系统的应用

在进行水压的自动控制中，变频调速技术相较于传统控制技术有几点优势：（1）提升调整效率。在调整过程中，通过自动控制系统能够实现对水压的即时监测，并且由于变频调速技术自身具有很高的反应速度，故而可以在调整过程中提升对水压的调节效率。（2）保护硬件设备。对于不同的调节工况，自动控制系统能够按照设定要求对硬件设备的运行情况进行有效控制，从而降低了各类硬件设备的磨损情况，提升硬件设备的使用寿命。（3）降低运行成本。变频调速技术除了能够通过降低硬件设备的损耗情况降低运行成本，还能够降低系统运行与调整过程中消耗的能量，达成了降低运行成本的目的。但是需要注意的是，在恒压供水系统建设和设计过程中，需要考虑水源地环境对系统运行的影响，同时需要对变频器进行无功补偿，最大限度保证自动控制系统的稳定运行[4]。

4 结语

综上所述，变频调速技术由于具有更高的经济性和控制稳定性，故而能够被有效应用于电厂的自动控制系统中。由于变频调速技术的应用对象为各类电机，故而变频调速技术可以被应用于燃料控制系统、给煤机自动控制系统和恒压供水系统中，而要保证该项技术能够被有效应用，在系统设计过程中需要根据设备的各项要求进行系统的布局设计，并考虑环境因素对系统的影响，以提升系统的运行寿命。

参考文献

[1]李梅.变频调速技术在锅炉给粉自动控制系统中的应用[J].科技资讯，2007，（20）：219.

[2]缪常义.变频调速技术在电弧炉电极升降自动控制系统中的应用[J].控制工程，1998，（3）：32-33.

[3]吴永存.变频调速技术在电厂自动控制系统中的应用[J].自动化博览，1999，（06）：8-9.

[4]姜敏，高伟，高静，卿俊秀.变频调速技术在恒压供水自动控制系统中的应用[J].有色设备，2005，（6）：32-33.