摘要：发电厂中机组各系统随着机组负荷的变化，各种系统参数随工况的变化而不断变化，为了实现准确地控制，采用控制阀门或挡板开度的方法，人为增减阻力，使大量能量损失在阀门和挡板上。随着变频调速技术的日渐成熟，可以实现根据电动机的负载特性来调整泵与风机的转速来适应压力流量等参数的要求，从而具有明显的节能特性。
论文关键词：变频调速,节能,分析
1 火力发电厂的生产特点
（1） 消耗大量的煤炭资源
火力发电厂其生产的实质就是把一次能源转化为二次能源。温州发电厂装机容量1470MW，去年耗煤就达332.5万T。购煤成本占生产总成本的70％以上，现在煤价高企，千方百计降低单位煤耗，关系到各个火力发电厂的生存和发展。
（2） 电力的生产与消费时刻保持平衡
目前电能尚无法大量的储存，电力的生产与消费要保证时间和数量上的一致性。因此机组出力要根据外部负荷随时进行调整。
（3） 对社会生产生活影响巨大
由于电能与其它能量形式之间转换方便，宜于大量生产、集中管理、远距离输送和自动控制，电能在社会生产中得到广泛的使用，随着人们生活水平的提高，家用电器越来越普及，在生活中对电的依赖性越来越强。因此人们对供电可靠性提出了很高的要求。
2 变频调节的节电分析
2.1异步电机变频调速的工作原理
交流异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为：
n₀= 60f/p (2-1)
式中，n₀代表同步转速(r/min)；f代表定子频率；P代表磁极对数；
异步电动机的转子转速为：
n = n₀ (1-S) = 60f (1-S)/p (2-2)
式中，S代表异步电动机的转差率
S = (n₀-n)/ n₀ (2-3)
由上式可见，调速有三种方法：
1) 改变电动机转差率S；
2）改变电动机定子绕组极对数p；
3）改变电源频率f。
由于一般异步电动机转差率s变化范围很小，电机调速范围很小。当极对数p改变时，转速就随之而改变，但是这种调速方法，不是平滑调速而是极差调速。在电动机极对数P、转差率s不变的情况下，改变电动机定子供电频率，可以平滑改变电动机的同步转速。
2.2 变频调速的节能原理
发电厂中机组各系统随着机组负荷的变化，各系统参数随工况的变化而不断变化，为了实现准确地控制，采用控制阀门或挡板开度的方法，人为增减阻力，使大量能量损失在阀门和挡板上。随着变频调速技术的日渐成熟，可以实现根据电动机的负载特性来调整泵与风机的转速来适应压力流量等参数的要求，从而具有明显的节能特性。下面将结合凝结水泵系统的变频调速控制给予具体的分析。
发电厂的凝结水系统的凝结水泵其工作点取决于凝结水泵的工作特性和管道系统的阻力特性。采用变频调速的电动机来改变泵的转速，以满足工况改变时对性能的要求，其调速时的H-Q曲线为图2-1所示，泵的特性曲线N与管道性能曲线DE的交点A₀即为泵的正常运行时的工作点。
下面通过节流控制和变频调速的比较，说明变频调速的节能原理。
图2-1水泵变频调速时的H-Q曲线
节流控制是通过改变装在管道上的阀门或挡板的开度，使阀门对供水的阻力发生变化。所以反映到上图中，阻力曲线从DE移到DE'，扬程则从H₀升到H₁，流量由Q₀减小到Q₁，运行工况点从A₀点移动到A₁点。
变频调速控制是在管道性能曲线不变的情况下，通过改变泵的工作转速，使其性能曲线变化，从而变更运行工作点来实现调节。泵的特性曲线取决于电机的转速，如果把速度从n变为n'，工况点将从A₀点移到A₂点，扬程将从H₀降到H₂，流量将从Q₀减小到Q₁，与用节流控制时输出的流量相同。
采用两种方法运行时A₁点和A₂的泵轴功率分别为：
P₁ = Q₁H₁ρg/1000 (2-4)
P₂ = Q₁H₂ρg/1000 (2-5)
ΔP = P₁ - P₂ = ( H₁ - H₂) Q₁ρg/1000 (2-6)
用节流控制流量比用变频调速控制时多消耗了ΔP的功率，而且消耗随着着阀门的开度减小而增加。另一方面，用变频调速控制时，由水泵的叶轮相似定律，当转速从n₀变为n₂时，Q、 H、P大致变化关系为：
Q₁=Q₀(n₂/n₀) (2-7)
H₂=H₀(n₂/n₀)² (2-8)
P₁=P₀(n₂/n₀)³(2-6) (2-9)
由以上几个公式可知，流量与转速的一次方成正比；扬程与转速二次方成正比；而泵的功率与转速的三次方成正比。当水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大。所以，比较理想的节能措施就是采用变频调速方式来调节流量。
3 #4机凝泵的变频改造
浙江浙能温州发电厂#4机组是300MW燃煤机组，各辅助系统配备的容量在1000KW以上的6KV电机有电泵电机、凝泵电机、循泵电机、引风机电机、送风机电机及一次风机电机共11台。经综合比较认为对凝泵变频改造工艺最简单、方案最易实施、节电潜力最大。2009年12月在#4机组A修期间对凝泵进行了变频改造，凝泵共二台，电机额定功率1120KW，正常运行方式为一工作一备用、一变频一工频。变频器采用上海安川公司生产的FSDrive-MV1SDC13C高压变频器。采用交一直一交直接高压（高一高）方式，主电路开关元件为IGBT。
3.1 FSDrive-MV1SDC13C变频器的结构
FSDrive-MV1SDC13C变频器采用功率单元串联多电平（又称功率单元多重化结构）方式，电流矢量控制的正弦波PWM调制方法，利用成熟的低压变频技术和功率器件IGBT, 从原理上保证了系统的可靠性，由于采用功率单元多重化结构和正弦波PWM调制方法使得变频器的输出波形极接近正弦波，畸变率小于1%。功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干扰能力。隔离变压器为三相干式整流变压器。变压器原边输入6KV电压，Y型接线方式，副边绕组分三组共18个，延边三角形接法，为每个功率单元提供三相电源输入。
1/2 1 2 下一页 尾页 |
