高压变频技术在火电厂中的节能应用

高压变频技术在火电厂中的节能应用

刘学民

国电龙源节能技术有限公司 北京 100039

【摘要】近年来，受社会经济蓬勃发展的影响，电力市场规模持续扩大，各大发电企业高度重视自身长远发展及可持续性发展，而如何打造出社会效益与经济效益共赢局面，得到越来越多发电企业的关注及重视。同时，火力发电是我国电力的主要来源，尤其是高压变频器的应用，为企业生产注入全新的动力及活力。因此，本文以高压变频技术在火电厂中节能应用为切入点，分析其现状，进一步提出具体的应用要点，旨在为相关从业人员积累更多的实践经验。

【关键词】高压变频技术；火电厂；节能应用

目前，我国大多数地区仍沿用火力发电模式，其发电厂锅炉生产燃料普遍为煤炭，主要通过将煤炭燃烧所产生的化学能转化为蒸汽热能，再将高温高压的蒸汽经汽轮机转化为机械能，最终经发电机转化为电能。同时，火力发电的能量转化流程相对复杂，大大增加其能源消耗量，尤其是燃煤存在产生二氧化硫及二氧化碳等有害气体的可能性，以至于引发酸雨及温室效应等一系列环境方面的问题^[1]。与西方发达国家相比，我国火力发电机组应用变压调频技术出现于上个世纪末，往往由改变电动机电源频率改变其转化速度，得到广大社会大众的关注及认可。鉴于此，本文针对“高压变频技术在火电厂中节能应用”进行分析研究具有重要的价值意义。

1.火电厂节能应用高压变频技术的意义

近年来，受现代化工业蓬勃发展的影响，能源短缺问题日趋严峻。即便电力行业是推动社会经济长远发展的支柱型产业，但是其污染问题相对严峻，长期以来是我国节能减排政策实施的主体对象。有统计数据显示，大型火力发电厂锅炉的蒸发量高达100至200吨/小时，各种机械设备的用电需求量相对庞大^[2]。例如：假设发电厂发电量为100kW/h则约为8kW/h左右电量属于自身消耗，尤其是风机运转消耗量占总比例的绝大部分。由此可见，应用高压变频调速技术能彻底解决风机设备及泵类设备的变频改造问题，对于促进我国相关高新技术产业发展具有不可比拟的积极作用。

2.火电厂节能应用高频变频技术的要点分析

2.1技术原理

高压变频技术指的是利用改变机械转速方式减轻机器磨损的一项技术。该项技术不仅具有保护设备正常使用的效果，而且还能够一定程度上改善设备耗损过度的现状，适用于循环水泵、给水泵及一二次风机等设备。同时，高压变频器装置由旁路柜、功率单位、控制系统、水冷却系统及移相变压器5个部分共同组成，建议发电厂结合自身发展需求选择是否配置相应的LC滤波器，并且装置中每一相可划分为3个功率单位，9个功率单位相互串联融为一体形成相应的变频装置^[3]。此外，每个功率单位内主电路结构较为相似，其电路呈现出基础的交-直-交逆变形式，包括直流滤波电容、桥式整流电路及桥式逆变电路。

2.2应用条件

按调节方式，变频调速调节方式可划分为交流调速及直流调速2个类型。受科学技术日趋完善的影响，促使高压交流变频调速技术趋向成熟，持续扩大其技术应用范围，尤其是对于火电厂风机设备及泵类设备，占据着设备节能改造极其重要的地位及作用，但是此项技术的应用要求相对严格。交流电动机能量传递主要通过电机内部磁场旋转满足其传递要求，一旦电机气隙磁通量过大或铁心过于饱和则极易产生励磁电流，严重者存在烧毁电机绕组的可能性^[4]。反之电机气隙磁通量过小则电机可能出现“力量不足”的问题，而对于上述问题，火电厂尽量于变频改造前期设置仪器检测环节，方可保证电机气隙磁通量的稳定性。

2.3应用现状

从火力发电厂角度来看，高压变频器作用体现于降低风机设备能耗及平衡水泵设备功率2个方面，不止能大大减少总体阻力，更能实现减轻荷载的目标。相较于过去风机调节方式，高压变频调节模式能降低风机能耗超过35%，而高压变频调节应用水泵能降低能耗超过25%。即便高压变频调节降耗效果明显，但是电力生产深受自身发展方向及特殊性质等因素的影响，对于高压变频技术的要求相对严格。由此可见，电力生产应用高压变频技术仍面临着许多技术性难题。同时，电力生产中可能产生的电网电压波动问题对于高压变频技术的适应能力提出全新的要求，例如：处于﹣20%至﹢10%间电网电压波动范围内保持正常运转状态。

即便变频器具备通用性能，但是对于组合不同的设备机械，仍无法满足其特殊的使用要求，造成部分产品投入使用后难以得到预期效果。同时，设备运行安全性过低则对企业长远发展产生极其不利的影响及威胁。我国部分电力生产企业倾向于自行安装变频器，一旦安装操作规范性不足或无法达到产品环境条件的要求则可能造成设备具体运行期间出现稳定性差、控制效果不佳及散热性不明显等方面问题，反而严重削弱设备机械的配合性及协调性。此外，高压变频器出现各种障碍则可能造成电力生产系统无法正常运转，而如何在高压变频器故障下保证系统运行稳定性，得到越来越多技术人员的关注。

2.4注意事项

当前我国火电厂所使用的大型辅机设备普遍呈现与主机辅机相对应的存在状态，其设备性能相对全面，基本实现满足机组大多数运用需求的目标。一旦辅机处于满负荷运行状态时则应用变频技术可能取得适得其反的应用效果，大大增加设备设施的耗电量。由此可见，改造一台辅机设备且另一台保持不变，能促使2台辅机设备处于高负荷运行状态或低负荷运行状态下保持合理运行，甚至可利用监测设备调节风机转速。同时，变频改造异步电动机可能不同程度上影响其运行状态，例如：以鼠笼式异步电动机为例，实施变频改造后极易出现高次谐波，尤其是定子电流种大大增加设备耗能及温度，甚至可能降低设备的运行功率。

3.结语

通过本文探究，认识到由于高压变频技术日趋成熟，促使生产技术水平得到大幅度提升，对于保证企业生产经营结果具有非常重要的价值作用。同时，高压变频技术凭借自身调节性能优秀及环保型强等应用优势，被广泛应用于各种类型生产制造行业。值得注意的是，高压变频调速技术的应用不仅为火电厂泵及风机设备提供强有力的技术支持，更能保证节能减排工作的总体成效，因此值得借鉴及应用。

【参考文献】

[1]张云飞.高压变频技术在火电厂中的节能应用[J].科学技术创新,2020(01):177-178.

[2]刁洪虎.高压变频技术在火电厂节能中的应用[J].通信电源技术,2019,36(08):141-142.

[3]陈建军.简析高压变频调速技术在火电厂风机和泵类实践中的节能研究[J].科技创新与应用,2014(30):173.

[4]范利文.高压变频调速技术在火电厂风机和泵类应用中的节能分析[J].山西科技,2013,28(01):45-47.