過往,我國(guó)火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)和制造受技術(shù)條件的影響,主要用電設(shè)備如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵等高能耗設(shè)備,其輸出功率不能隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化,只有通過改變擋板或閥門的開度來調(diào)整,造成大部分能量消耗在節(jié)流損失中。近年來通過引進(jìn)國(guó)外變頻技術(shù),收到了很好的節(jié)能效果。一般發(fā)電廠不使用變頻器廠自用電占發(fā)電量的10%,其中送風(fēng)又占自用電的10%,引風(fēng)機(jī)占15%,給水泵占20%,而新建的使用變頻器的廠自用電占發(fā)電量的6%左右,可見節(jié)能降耗的潛力是很大的。
1、變頻調(diào)速節(jié)能原理
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與頻率廠、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差s、電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)P有如下關(guān)系,即 n=60(1一S)/D
(1)根據(jù)相似理論有
Q/Q。=n/n。 (2)
M/M。=(n/n。)2 (3)
P/P。=n/n。3 (4)
式中 n,Q,M,P—調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率;n。,Q。,M。,P!~定轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率。
由(1)式可知,轉(zhuǎn)速n與頻率廠成正比,只要改變頻率廠就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,根據(jù)(4)式可知,電動(dòng)機(jī)的輸出功率也發(fā)生變化,n與廠成線性變化,當(dāng)廠在0~50Hz之問變化時(shí),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是非常寬的。而傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)是通過改變風(fēng)機(jī)(泵)的出口擋板(閥門)的開度來實(shí)現(xiàn),在這種情況下,電動(dòng)機(jī)總是在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,隨著機(jī)組負(fù)荷的變化而送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵不是隨機(jī)組的負(fù)荷而變化,而是靠調(diào)節(jié)擋板的開度來改變風(fēng)量,存在嚴(yán)重的節(jié)流損失。根據(jù)流體流量和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式(2)可知,流量Q與風(fēng)機(jī)(泵)的轉(zhuǎn)速n的一次方成正比,轉(zhuǎn)矩與風(fēng)機(jī)(泵)的轉(zhuǎn)速n的二次方成正比,輸出功率與風(fēng)機(jī)(泵)的轉(zhuǎn)速的三次方成正比,由此可見,當(dāng)負(fù)荷變化轉(zhuǎn)速降低時(shí),輸出功率將按3次方遞減,而變頻器就能很好地解決這一問題。
2、主電路
變頻器采用多個(gè)低壓功率單元的輸出疊加起來得到中壓,低壓功率單元采用脈寬調(diào)制技術(shù),已經(jīng)過低壓變頻器的廣泛應(yīng)用實(shí)踐證實(shí)是具有優(yōu)秀性能的,所有功率單元都接收來自同一個(gè)中心控制器的指令,此指令通過光纖傳輸以保證盡緣等級(jí)達(dá)到6kV以上。電機(jī)的每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),功率為總功率的1/15,功率單元與其對(duì)變壓器次級(jí)繞組以及對(duì)地盡緣等級(jí)為6kV以上,每相5個(gè)700VAC功率單元串聯(lián)的變頻器可產(chǎn)生3500VAC相電壓。為功率單元提供電源的變壓器次級(jí)組在繞制時(shí)相互之間有一定的相位差,這消除了大部分功率單元引起的諧波電流,所以低級(jí)電流近似為正弦波,因而功率因數(shù)能保持較高。
4、對(duì)設(shè)備的影響
根據(jù)高變頻器調(diào)節(jié)原理可知,啟動(dòng)頻率低,轉(zhuǎn)速低,電流小且平穩(wěn),實(shí)現(xiàn)了“軟起動(dòng)”,避免了以前的用工頻起動(dòng)時(shí)的大電流大轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)、電纜、開關(guān)及高壓設(shè)備的不利沖擊, 同時(shí)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)電機(jī)頻率一般為30~47 Hz,減少了對(duì)設(shè)備帶來的危害,不僅節(jié)省了電機(jī)等設(shè)備的使用壽命,也減輕了軸承的磨損,進(jìn)步了安全發(fā)供電的可靠性。
5、經(jīng)濟(jì)效益分析
根據(jù)計(jì)算,一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和工頻起動(dòng)相比,節(jié)電率范圍為42.7%~62.7%,若取均勻節(jié)電率為51.25%,假設(shè)電機(jī)容量為引風(fēng)機(jī)800kW,送風(fēng)機(jī)780kW,運(yùn)行5500h,則均勻節(jié)電率為:(2×800+2×780)×51.25×5500=8907250kwh,年節(jié)約標(biāo)煤量=8907250kwh×0.42lkg/kWh=3749952kg,節(jié)約購(gòu)煤用度:3749952kg×230/t=862489元,可見直接經(jīng)濟(jì)效益是非?捎^的。
采用昆山偉創(chuàng)高壓變頻器對(duì)電廠高能耗用電設(shè)備如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵等進(jìn)行技術(shù)改造,不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗、增大上網(wǎng)電量帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益,而且設(shè)備至機(jī)組的安全可靠性也有了進(jìn)步,高壓變頻器技術(shù)在發(fā)電廠有值得推廣應(yīng)用的廣闊空間。
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