论文导读:：蒙西发电厂凝结水泵变频改造。机A、B凝结水泵高压电变频改造前耗电情况见表1。
论文关键词：凝结水泵，变频改造，经济性
0.引言
我国现有各种风机、水泵约五千多万台。由于负荷工况变化大，加之我国大马拉小车的现象比较普遍，这些设备常常处于低负荷及变负荷运行状态,运行工况点偏离高效点。采用变频技术，会产生十分显著的节电效果。根据2010年4月初中国电力企业联合会的统计，我国的火力发电厂厂用电率为6.26%，节约厂用电，是降耗节能的重要途径。
2008年, 蒙西发电厂厂用电率为11.36%。针对蒙西发电厂厂用电率偏高的情况，蒙西发电厂将凝结水泵由调解阀门开度调节流量改为变频器调节电机转速来调节流量，节电效果比较明显。
1.电动机变频器节电技术
1.1 电动机变频器节电技术的研究现状
在20世纪20年代，诞生了交流变频调速理论。进入90年代，尤其是进入21世纪以后凝结水泵，变频器在调速精度、调速范围、驱动能力、运行效率及使用的可靠性、方便性等方面获得了突破性的进展，性能超过直流调速系统。交流电机变频调速技术成为节能的一种主要手段。
目前，变频调速技术以其显著的节电效果、优良的调速性能和广泛的适用性成为电气传动技术的主流方向。
2.变频调速节电技术研究
2.1 变频器的调速原理
高压变频调速通过改变电动机定子的频率实现调速。根据公式
N=60f1(1-S)/P (1)
公式1中，f 1为电机供电频率，S =(n1-n)/n1为转差率，P为电机极对数论文网站大全。当转差率不变时，转速和电源频率成正比。连续地改变电源频率，就可以平滑地调节电动机的转速。
在交流电机调速系统中，可以改变电机的供电频率来控制电机转速，但变频也必须改变电机电压，即实现同时变压变频(VVVF)。否则，电机将出现饱和或欠励磁，这一般都是对电机不利的。
2.2变压变频(VVVF)的控制原理
异步电动机的同步转速是由电源频率和电机极对数决定的，改变频率时，同步转速也改变。当电机在负载条件下运行时，电机转速低于电机的同步转速，滑差的大小与电机的负载有关。异步电动机的 T 型等效电路见图1。电机定子每相感应电势的有效值见公式2。
图1 异步电动机的 T 型等效电路图图2 异步电机的控制特性图
ES=4.44fSNSkNsΦm (2)
公式 2中,ES为气隙磁通在定子每相中感应电势有效值,fS为定子频率，NS为定子每相绕组串联匝数，KNs为基波绕组系数，Φm为每极气隙磁通。异步电动机端电压与感应电势的关系式为：
US=Es+(Rs+jωsLs)Is （3）
在电动机控制过程中，需要考虑额定频率以下和额定频率以上两种情况。
2.2.1额定频率以上调速
在额定频率以上调速时，频率可以从 fsn 往上提高，但是端电压 Us 不能继续上升凝结水泵，只能维持在额定值 Usn，这将迫使磁通与频率下降，在电机调速范围内，异步电机的控制特性如图2 所示。
2.2.2额定频率以下的调速
绕组中的感应电势是难以直接控制的，但当定子频率fs 较高时，感应电势的值也较大，因此可以忽略定子阻抗压降，认为定子相电压 US ≈ ES，则磁通可以用（4)式表示，并保持其为恒定值。
Φm=KUS/fS=const (4)
而低频时，US 和 ES 都较小。如果仍然按 V/F比一定来控制，就不能保持电机磁通恒定。电机磁通的减小势必造成电机电磁转矩的减小。如果对定子电阻压降进行补偿，使 ES /fs ≈常量，这样电机磁通大体上可以保持恒定，电压与频率的关系和机械特性如图3和图4。
图3端电压与频率的关系图 4 异步电动机机械特性
2.3变频器的基本结构
2.3.1变频器的组成
变频器由整流器、中间直流环节、逆变器控制电路、保护装置几部分组成，见图5。
图5 通用变频器的基本结构图
⑴ 整流器：整流器的作用是把三相(单相)交流电整流成直流电。整流器有三相全波半控整流、斩控式整流器（PWM整流器）、三相全波桥式二极管整流等类型。
⑵ 逆变器：逆变器是将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电，器件为全控型工作单元。
⑶ 中间直流环节：直流环节也称滤波或储能环节。由电感或电容组成，用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲，抑制直流侧电压或电流的脉动。
⑷ 控制电路：控制电路由检测电路，运算电路，控制信号的输出、输入和驱动电路组成。
3.蒙西发电厂凝结水泵变频改造
3.1凝结水泵的节电技术分析（以B凝结水泵为例）
#1机A、B凝结水泵高压电机变频改造前耗电情况见表1论文网站大全。
在2009年度大修中将#1机A、B凝结水泵由阀门调节流量量改为变频器调节电机转速来调节流量， #1机A、B凝结水泵等高压电机变频改造后耗电情况见表2
表1蒙西发电厂#1机高压负荷厂用电表单（变频改造前）
|
序号
|
负荷
名称
|
发电机出力16万
|
发电机出力25万
|
发电机出力30万
|
|
电流(A)
|
功率kW
|
占厂用电百分比（%）
|
电流(A)
|
功率kW
|
占厂用电百分比（%）
|
电流(A)
|
功率kW
|
占厂用电百分比（%）
|
|
1
|
B凝结泵
|
25
|
258
|
1.42
|
54
|
464
|
2.18
|
84
|
722
|
2.88
|
表2蒙西发电厂#1机高压负荷厂用电表单（变频改造后）
|
序号
|
负荷
名称
|
发电机出力16万
|
发电机出力25万
|
发电机出力30万
|
|
电流(A)
|
功率kW
|
占厂用电百分比（%）
|
电流(A)
|
功率kW
|
占厂用电百分比（%）
|
电流(A)
|
功率kW
|
占厂用电百分比（%）
|
|
1
|
B凝结泵
|
15
|
139
|
0.9
|
28
|
281
|
1.10
|
45
|
458
|
1.01
|
3.2蒙西发电厂#1机凝结水泵电机的变频改造及效果
3.2.1 #1机凝结水泵电机的变频改造一次原理图及控制方式
变频器采用日立公司的DHVECTOL-HI01400/06产品是一种交流电机的速度调节控制装置。控制方式采用多级PWM叠加技术，结构采用多级单元串联叠加输出凝结水泵，电压型电路拓扑结构。每相8级单元。
 整套变频器装置由旁通柜I、II、变压器柜、功率单元柜和控制柜四部分组成。在旁通柜内，各装有两个隔离刀闸，可根据需要实现凝结水泵一台变频运行，但不能实现两台凝结水泵同时变频运行方式。当变频器在运行中重故障时，跳开本侧凝结水泵高压开关，联投另一台凝结水泵高压开关（工频运行）。凝结水泵变频器改造一次原理图如图6。
图6 变频器一次原理图
电动机参数见表3，变频器技术数据见表4。
表3电动机参数
|
功率(kW)
|
电压 (V)
|
极数
|
效率(%)
|
周波(Hz)
|
转速(r/m)
|
电流(A)
|
|
1120
|
6000
|
4
|
95
|
50
|
1500
|
122.75
|
表4变频器技术数据
|
额定输入电压/允许变化范围kV
|
6±10%
|
额定容量kVA
|
1400
|
|
变频装置输出电压/变化范围kV
|
0~6
|
额定输入频率范围Hz
|
50±2.5%
|
|
系统总效率（含变压器）
|
97%(额定输出时)
|
输入侧功率因数
|
0.96(20%以上负载)
|
3.2.2蒙西发电厂#1机凝结水泵电机的变频改造后节电效果
蒙西发电厂#1机凝结水泵工频方式选取2008年7月15日做为参考点，变频方式选取2009年4月19日做为参考点，凝结水泵耗电比较见表5。
表5凝结水泵节能比较表
|
时间
|
日耗电量（kWh）
|
占日发电百分比(%)
|
时间
|
月耗电量（kWh）
|
月发电量
（kWh）
|
占月发电百分比(%)
|
|
08.7.15
|
22632
|
0.5
|
08.7.1
～7.30
|
710400
|
138650700
|
0.51
|
|
09.4.19
|
18500
|
0.24
|
09.4.1
～4.30
|
369552
|
138710300
|
0.27
|
|
节电量
|
4132
|
0.26
|
|
340848
|
|
0.24
|
2009年#1发电机组运行发电量10.678亿kWh,则#1机凝结水泵年节电W，年节约资金S为
W=10.678亿×0.24%=2562720kWh
S=2562720×0.24=615052.8元
蒙西发电厂#1机凝结水泵电机变频改造后，每年可节电2562720kWh，节约资金615052.8元。
4.结论
基于节能降耗的需要，蒙西发电厂对#1机A、B凝结水泵电机进行变频改造来降低厂用电。改造后，对#1机A、B凝结水泵不同工况的运行参数进行了统计分析。结果显示节电效果十分显著。
参考文献
[1]彭海宇，杜俊明．变频调速节能的计算方法自动化信息，中国电力,2006,4(10)：5-9
[2]周梦公.工厂系统节电与节电工程[M].冶金工业出版社，2008
[3]P.W.Hammond.ANew Approach to Enhance Power Quality for Medium Voltage AC Device[J].IEEETransactions on Industry Applications,1997,33(1):202-208
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