发电厂高压电机节能变频改造分析.docx

发电厂高压电机节能变频改造分析 (内蒙古丰镇发电厂，内蒙古 丰镇 012100) 摘 要：文章介绍了高压变频装置的原理以及在丰镇发 电 厂实施的变频改造，改造后节能效果显著。 关键词：变频；节能降耗；原理；应用 中图分类号：TM301 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)22009602 1 存在的问题 丰镇发电厂为单机 200MW 国产发电机组，电机容量设 计在发电机满负荷时还有 1015的 余量。年负荷率不 到 75工况下运行，所以运行经济性能差，XX 年 上半年 综合厂用电率达 9.89%，供电煤耗 383g/kWh。针对以上 问题，将高压变频技术应用 在风机和泵类等流量的调节中， 起到了节能降耗的作用。 2 高压变频技术原理简介 高压变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频 电源变换为另一频率的电能控制装置。 主要由整流、滤波、 再次整流、制动单元、驱动单元、检测 单元微处理单元等 组成的。为了节能去更好地控制电机的转速，由公式 n=60f/p(n同步转 速；f电源频率；p电机的极对数) 可知：p 值不是一个连续数值所以一般 不适合通过改变该 值来调整电机的速度。但 f 能够在电机的外面调节，再供 给电机，且与 n 成 正比关系，这样电机的旋转速度就可以 被自由控制。因此，以控制频率为目的的变频装置， 就作 为电机调速设备的优选。 当然，如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会 使电机出于过电压，导致电 机可能被烧坏。因此变频器在 改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频 率以 上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机 的额定电压。 当电机开始运转时，变频器的输出电流、变频器驱动 时的起动转矩和最大转矩要小于直接用 工频电源驱动电机 时的值，在工频电源驱动电机时，其启动和加速冲击电流 都很大，为额定 电流的 67 倍。而使用变频器供电时， 变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以 电机 启动电流和冲击要小些，启动电流为额定电流的 1.21.5 倍，启动转矩为 70%120%额 定转矩，从而降低了能耗， 增加了电机的使用寿命。 根据流体力学原理，风机或泵类设备的输出流量与其 转速成正比，输出压力与其转速的平方 成正比，其消耗的 功率与其转速的三次方成正比。由此可见，当流量减少 10% 时，则相应降 低电机转速，电机功耗可降低 30%，采用变 频调速改变电动机的转速，从而改变风机或泵的 转速，以 此来调节流量。在这种调节方式下，可以将节流调节的阀 门或挡板等开度调至最大 ，减小管道系统的阻力，节约因 克服调节阻力而引起的能耗。同时，采用变频调节后，管 道 系统的阻力能保持在使风机或泵工作的高效率点，减少 因风机或泵的效率降低而造成的能耗 损失。 由此可见，变频改造就是以调节频率，改变电机转速 来满足实际负载需要，从而代替原来工 频运行的挡板或阀 门调节控制方式，以达到节能的目的。采用变频调速后， 电动机转轴与负 载直接相连，但电动机不再由电网直接供 电，而是由变频器供电，变频器通过改变电动机的 供电频 率改变电机转速，因此可以实现相当宽的频率范围内无级 调速，而且在全范围内具有 优异的效率和功率因数特性。 采用变频调速后，异步电动机转速变为 n=60f(1-s)/p，其 中 f 为变频器输出频率，s 为异步电动机转差率，p 为电动 机极对数。为了形成交流电压，需要将 工频电源整流、滤 波、再次整流，通过一系列的技术处理， 在变频器的输出 端子间产生三相对称的交流电压。就可以通过调整此电压 的频率来控制高压 电机的输出功率。 3 丰镇发电厂高压变频器改造及应用 3.1 高压电机参数及变频器配置情况 丰镇发电厂变频改造高压电机参数见表 1 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 3 号6 号机组每台机组 2 台引风机、2 台送风机、2 台一次风机电机采用一拖一方式加装 变频 装置。即每台 电机加装台变频器；对 2 台凝升泵电机采用一拖二方式 加装变频装置，即每 台机组 2 台凝升泵电机加装台变频 器，正常台变频运行，台工频备用。 3.2 改造前后能耗比较 变频器的运行频率和电机转速成正比，拿凝升泵某一 负荷段阀门开度 X 举例，工频运行时耗 能 E=1.7326 000Icos，经过变频改造后在该负荷段变 频大概运行频 率应该为 50X(Hz)，即变频器在该负荷段轴功率降为额定功 率的 X 的立方倍，即 P =XXXPe，减去变频器本身和空调及 其他耗能最大值 10%Pe，即该负荷段变频改造后预计节能 P i=E-P-10%Pe。根据以上公式，对各具体负载年节能预算如 下。 3.2.1 引风机节能。工频运行参数见表 2 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 200MW 负荷时由于电厂掺煨煤挡板全开，变频器改造不 节能。 150MW 负荷时节能量： Pi=1 325-939=386kW 130MW 负荷时节能量： Pi=1148-569=580 kW 100MW 负荷时节能量： Pi=1060-334=726 kW 以有效时间计算引风机变频器改造后可比之前节能： (37%4/12+50.5%6/12+68.5%1/24) /1=40.4%。HT5” ，5 4 台机组 1a 节约电量约为： 700 万 kWh42 800 万 kWh。 3.2.2 送风机节能。工频运行参数(额定电流 56A)见表 3 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 3.2.2.1 夏天节能计算： 200MW 负荷时因之前工频挡板全开，无变频节能 100MW 负荷时节能量： Pi=281-57=224kW 以有效时间计算引风机变频器改造后可比之前节能： (0%1/4+58.0%13/18+79.7%1/36)/1=44.1%。 3.2.2.2 冬天节能计算： 200MW 负荷时节能量： Pi=417.8-320.8=97 kW 150MW 负荷时节能量： Pi=337.5-100.5 =237 kW 100MW 负荷时节能量 Pi=281-57=224kW 以有效时间计算引风机变频器改造后可比原先节能： (23.2%1/4+70.2%13/18+79.7%1/36)/1=58.7%。 送风机年节电率为(44.1%+58.7%)/2=51.4%，4 台机 组 1a 就节约电量约 201 万 kWh48 04 万 kWh。 3.3 一次风机节能 工频运行参数(额定电流 140A)见表 4 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 200MW 负荷时节能量： Pi=714-395=319 kW 150MW 负荷时节能量： Pi=625-238=387 kW 100MW 负荷时节能量： Pi=535-188=347 kW 以有效时间计算一次风机变频器改造后可比之前节能： (44.7%1/4+61.9%13/18+64.8%1/36)/1=57.6% 4 台机组 1a 节约电量约 402 万 kWh41 608 万 kWh。 3.4 凝升泵节能 工频运行参数(额定电流 41.3A)见表 5 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 200MW 负荷时节能量：Pi=244-81=163 kW 150MW 负荷时节能量：Pi=225-59=166 kW 100MW 负荷时节能量：Pi=216-39=177kW 以有效时间计算凝升泵变频器改造后可比原先节能： (66.8%1/4+65.0%13/18+81.9%1/36)/1=65.9% 4 台机组 1a 节约电量约 60 万 kWh4240 万 kWh。 4 结