变频器在火力发电厂的应用

变频器在火力发电厂的应用

宫照坤 葛勒 杜应刚

华能沁北发电有限责任公司 河南济源 459012

摘要：随着技术工艺日新月异的更新，低压变频器使用的场景也越来越广泛。其超强的稳定性和灵活的控制特点，也成为了无数火力发电厂的首选目标。因为新型的电力电气器件，例如集成门极换向晶闸管和绝缘栅双极晶体管等。加上操作系统的不断完善和新型学习理论的不断出现。都加速了高压变频器的发展空间，在火力发电厂中也实现着强大的功能应用。根据火电厂独特的特点，高压变频器在节能技术上也进行了强大的技术革命。可以有效降低发电厂的厂用电频，以及提高机组的运行性能。

关键字：变频器 火力发电厂 节能 凝结水泵

一.变频器的节能原理及发展前景

为了保证生产过程中的安全可靠性，所有的生产机器设备在设计初都会搭配动力驱动，会留有很大的富余量。在电机不能达到全部负荷运行的时候，除了应当消耗的动力需求。其余多余下来的力矩就会造成严重的资源浪费，在压力值偏高时。可以使用放慢电机转动速度来达到恒压的目的，以此节能。当电机转动速度从N1变到N2的时候，其电机轴功率（P）的关系变化为：P2/P1=（Ｎ2/Ｎ1）3，由此可见只要降低电机转速就可以得到立竿见影的节能效果。在保证理想的电机输出的数据后，可以自动调节V/F曲线。减少电机输出的力矩。让电机达到节能的状态，减少输入电流的过度浪费。

电动机本质上是通过定子绕组和转子绕组后，不断的通过电磁作用后就会产生力矩。绕组因为感抗作用以后其主要特征就会呈现出感性。电机就会在运行过程中产生很多的无用的功率，造成功率因素也会出现很低的情况。再加入变频器进行节能后，负载状态开始产生变化。其对于电网的阻特性呈出阳性状态，功率因素提高后减少了无功损耗。高频变频器的调速运行形成了现实，省去了阀门和挡板节流等带来的功率耗损。

变频器技术作为一种新的技术，随着电子技术的发展与创新。变频器技术通过控制频率来更改转速，调节输出的功率以此来达到节能的目的。变频器技术在很多行业都达到了都得到了非常优秀的节能作用，在国外的火力发电厂也有着不俗的展现。其主要优秀的特点来自于两方面，其一为工艺控制优秀性能，其二为节能能力的展现。对于火力发电厂而言，合理的采用变频器可以更加高效的生产工艺和更好的利用资源。

二.变频器被火电厂使用的可行性

如今，我国火力发电厂的机组总装机容量一直在挑战新的高峰，因此负荷一直在增加。对机组的参数要求不断更新，因为上文中的原因让风机水泵类的辅机在容量上远远超过实际所需求的容量。这两者无论在理论上还是相关实际情况上都能够在辅机的变速调节工况，能够在满足电机运行的实际需求。

通过高压交流电动机的变频调速，能够有效实现资源节能和提升工作的效率。该能够让设备的安全性大大增加，其他机器的精度也会提高。调速性能有了改变以后，对于通信的自动实现有着重要改变。变频器现今已经成为了很多发电厂商的首选，在每一个需要人工进行的环节都变得更加简单易懂。凭借着大量的优点，现今在市场上有着独特的不可替代性。

主电路构成是靠大功率电动机来降低输电损耗，采用的大功率电机多数为高压型。根据相关规定，200KW以上的电动机可以采用电压等级为6KV，只有个别电厂的电压能够达到10KV。变频器实现高压的方式有几种，对于“高-高”类型来说，功率单元串联的可靠性优于对器件进行直接串联。但是对于“高-低”类型或者“高-低-高”类型来说，其只不过是发展过程中的替代品最终会被时代淘汰。

在火力发电厂运行机组过程中，对于变频器装置有着不少特殊要求。即：整机工作状态出现故障以后可以切换到工频运行；控制单元带有UPS电源；380V散热风机电源要保证足够的安全性；出现突发性失电情况变频器不会停止工作；当有原件出现损坏时可以降低功率自动运行。

三.变频器使用的范围和具体实例

火电发电厂辅机一般都有两种状态，第一中就是需要进行调节风机水泵类平方的转矩负载例如引风机和凝结水泵等，第二种就是针对于不需要进行调节恒转炬负载，比如输煤皮带和球磨机等。风机电机变频控制主要有以下几点原因即：节能；软启动；操控方便。在排粉机；烟气在循环风机；锅炉引风机等这类风机上的运行方式都是连续的。随着负荷的改变经常进行调整，频率是相当频繁的。采用变频器后，其必须实现瞬间停止以后再来进行重启以及飞车的启动操作。其自动调节的特点对于变频器运行而言，相当于如虎添翼的存在。因着能够做到无缝切换变频与工频，所以对于风机的运行更是手到擒来。

汽机的给水泵和凝结水泵运行方式，要求进行两者兼顾的需求。运行过程中需要根据负荷状况进行频繁的调节，这样的明确要求前提下变频器一定要做出与之匹配的改变。其接线上也要有着几点的需求：

1.变频器出现严重的故障以后，在短期没可能导致退出运行并且无法恢复。可以将QS3，QS6连上几台泵先工频工作保证系统的安全，与此同时需要进行断开QS1，QS2，QS4，QS5，机组就可开始进行人工干预了。

2.一台工作中的泵发生故障，无法进行运行。变频控制作为泵以及相关的电机出现意料外的情况需要先行停机以后，可以通过DSC组态工频模块启动备用泵。

3.当火力发电厂中用母线陷入崩溃后的无法运行，变频器段也无法进行供电后，自动启用备用泵。

4.在正常运行过程中，2号泵突然启动的情况大多为进入了备用状态。可以预测到的原因就是1号泵的运行变成了变频调速。

四.变频器在电厂使用的注意事项

在挑选变频器中需要注意几点情况，然后才能在电厂中有更长久的使用寿命。由于很多变频器都是由国外的厂商进行研发，所以在购买过程中需要进行注意各种相关标准的差异，以免回来以后与国内变准不符合。高压变频器均会产生谐波，为了减少谐波通常会采用高压母线电压不低于百分之六十五到百分之七十。但是变频器对于母线电压要求极高，普遍情况下母线的电压不会低于百分之七十。这时高压电动机不会停止工作，但是一旦低于百分之七十，高压变频器需要手动重新启用。想要凝结水压力在正常运行中降低水压力，就必须要将其凝水阀门变成转速调节。将所有的泵的压力设定值都变得非常低的时候，就是热工保护的性能展现。

结语

根据上面的论述，应该大力推广变频器对火力发电厂进行改造。其变频器在进行对设备调速特别是高压变频器上的调速上有着明显的减少损耗，通过这样的方法改善火力发电厂的用电率在经济上帮助火电厂节约成本。只要能够把变频器优秀的调速功能做出全部发挥，就能够对机组设备的精准控制做到有效提升。从而减少机组上一些器械的磨损，提高设备的寿命使用。只要通过合理的筛选选择正确的变频器，变频器对于各系统运行中的工况数值都能达到匹配，是能够保证火力发电厂中机组的所有模块进行长期的稳定运行的前提条件。也是未来相关科学的重要研究领域，以及经过沉淀的市场主力选择。

参考文献

【1】徐胜卫 《变频器技术在火力发电厂节能降耗中的应用》 电工技术 2018.10

【2】王林松 《高压变频器在火力发电厂二次风机上的应用》中国科技信息 2018.11

【3】马鹏飞 《浅谈变频器在火力发电厂风机上的应用》山东工业技术 2016.09