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前言：
上個世紀50年代至70年代，我國火力發(fā)電廠的設(shè)計和制造受技術(shù)條件的影響，電廠主要用電設(shè)備如送風機、引風機、給水泵、循環(huán)水泵等高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨機組負荷變化而變化，只有通過改變檔板或閥門的開度來調(diào)整，造成很大部分能量消耗在節(jié)流損失中。進入80年代后，國外變頻技術(shù)被我國引進吸收，已形成了中國變頻器技術(shù)市場，并在電力、化工、冶金等行業(yè)推廣應(yīng)用，收到了很好的節(jié)能效果。我國火電廠尤其是老廠主要用電設(shè)備存在較嚴重的能源浪費現(xiàn)象，一般老廠自用電占發(fā)電量的10%，其中送風又占自用電的10%，引風機占15%，給水泵占20%。而新建電廠自用電占發(fā)電量的6%左右，可見節(jié)能降耗的潛力是很大的。為此各火電廠都把挖潛節(jié)能降耗的工作提到議事日程，從技術(shù)改造著手，尋求節(jié)能降耗的途徑和辦法。
針對以上能源浪費的現(xiàn)象，采用高壓變頻技術(shù)對電廠重要用電設(shè)備的驅(qū)動電源進行技術(shù)改造，是火電廠節(jié)能降耗提高競價上網(wǎng)競爭能力的有效途徑。
1、變頻器調(diào)速節(jié)能原理
異步電動機的轉(zhuǎn)速n與頻率f、電動機轉(zhuǎn)差率s、電動機磁極對數(shù)p有如下關(guān)系，即：
n=60f(1-s)/p (1—1)
根據(jù)相似理論有：
Q/Q0=n/n0 (1—2)
M/M0 =(n/n0)2 (1—3)
N/N0=(n/n0)3 (1—4)
注n、Q、M、N為調(diào)節(jié)變化的轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率，n0、Q0 、M0、N0為額定轉(zhuǎn)速、流量、轉(zhuǎn)矩、功率。
由（1—1）式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速；根據(jù)（１—４）式知，電動機的輸出功率同時亦發(fā)生變化。n 與f間成線性關(guān)系，當f在0～50Hz變化時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是非常寬的。而傳統(tǒng)的電動機輸出功率調(diào)節(jié)是通過改變風機（泵）出口檔板（閥門）的開度來實現(xiàn)，在這種情況下，電動機總是處在額定轉(zhuǎn)速下運行，隨著機組負荷變化而送風機、引風機輸出不是隨機組負荷變化而改變轉(zhuǎn)速，而是靠改變檔板的開度來改變風量，存在嚴重的節(jié)流損失。
根據(jù)流體流量與風機的轉(zhuǎn)速關(guān)系式（１—２）可知，流量Q與風機或泵的轉(zhuǎn)速n的一次方成正比；轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比（1—3）；輸出功率N與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比(1—4)。
由此可見，當負荷變化而風機轉(zhuǎn)速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，而變頻調(diào)速器就能較好地解決這一問題，達到節(jié)能的目的。
2、變頻器在華鎣山電廠的應(yīng)用
四川華鎣山電廠兩臺100MW燃煤機組分別投產(chǎn)于1980、1982年。鍋爐配用兩臺送風機、兩臺引風機、送風機配用電機功率780KW，引風機配用電機功率800KW。該廠近年來，機組壓負荷調(diào)峰和兩班制調(diào)速運行時間占機組運行小時數(shù)的60%，引送風機長期處在節(jié)流運行。針對上述情況，該廠在2001年至2002年結(jié)合機組大修，先后對兩臺100MW機組的八臺引、送風機采用北京利德華福技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERF—A06/105高壓變頻器進行了改造。
3、運行及試驗
改造后，靜態(tài)調(diào)試、空載調(diào)試、帶負荷調(diào)試都達到了設(shè)計要求。四川省電力試驗研究院對變頻器在各種工況下進行了鑒定性測試。測試項目及結(jié)果是：
?。?）功率因數(shù)測試：引、送風電機功率因數(shù)均在0.97—0.99。
?。?）變頻器效率測試：八臺變頻器效率均在97%—98%。
?。?）變頻器對公用電網(wǎng)的諧波影響測試：測試10KV電網(wǎng)系統(tǒng)總畸變率1.48%—1.84%，符合國家標準小于4%的規(guī)定，測試110KV、220KV電網(wǎng)系統(tǒng)總畸變率1.02%—1.42%，符合國家標準小于2%的規(guī)定。
?。?）變頻器用變頻和工頻啟動電流比較：變頻啟動電流小，電流平滑上升，工頻啟動電流則是額定電流的6—7倍，啟動時沖擊電流大直，接威脅電機安全運行和使用壽命縮短。
?。?）變頻器頻率范圍和精度測試：變頻器頻率調(diào)節(jié)的范圍0—50HZ，調(diào)節(jié)范圍寬、調(diào)節(jié)靈活，靜態(tài)精度測試為0.01%—0.02%，達到設(shè)計要求的±3%。
（6）變頻器節(jié)電效果測試：機組分別在50MW、60MW|、70MW、80MW、90MW、100MW、110MW不同負荷下測試引送風機總的節(jié)電率與工頻相比節(jié)電62.2%、52.8%、54.5%、47.9%、43.4%、42.7%。平均節(jié)電率52%。
可見，節(jié)能效果是非常顯著的，尤其是在低負荷運行時，節(jié)電效果最佳。
4、直接經(jīng)濟效益分析
根據(jù)上面的測試結(jié)果，一臺機組按照每年運行5500小時，平均節(jié)電率為51.25%計算，每臺機組每年可節(jié)約電量=引送風機容量×機組年運行小時數(shù)×變頻器平均節(jié)電率=(2×800kw＋2×780kw)51.25%×5500h=8907250kwh,增加上網(wǎng)電價收入=年節(jié)約電量×上網(wǎng)電價=8907250kwh×0.25元/kwh=2226812元；年節(jié)約標煤量=年節(jié)約電量×供電煤耗=8907250kwh×0.421kg/kwh=3749952kg，年節(jié)約煤碳購置費用=年節(jié)約標煤量×標煤單價=3749.952t×230元/t=862489元?？梢姡淖冾l調(diào)速的經(jīng)濟效益是可觀的。
5、間接經(jīng)濟效益分析
用變頻器啟動電機，對電機、電纜、開關(guān)等無沖擊電流（用工頻啟動時，啟動電流是電機額定電流的6—7倍，經(jīng)常造成電機、電纜、開關(guān)損壞，機組被迫減負荷或停機），設(shè)備健康水平大大提高，減少維護費用和違約電量造成的經(jīng)濟損失。這部分隱形的間接效益也是可觀的，每年節(jié)約50-100萬元左右。每年可為企業(yè)創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益：2226812元+862489元+500000元=3589301元。其改造投資為500萬元 ,約兩年時間即可收回投資?？梢?，改造后其經(jīng)濟效益是相當可觀的。
6、對設(shè)備的影響
根據(jù)高壓變頻器調(diào)速節(jié)能原理及（1—3）式知，轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比。改造后，啟動頻率低，轉(zhuǎn)速低，電流小且平穩(wěn)，實現(xiàn)了“軟啟動”。避免了以前用工頻啟動時的大電流大轉(zhuǎn)矩對電機、電纜、開關(guān)及機械設(shè)備的不利沖擊。同時，改造后，引風機、送風機長期在低負荷運行（60～100MW）時，電 機頻率一般為30～47Hz，電機的轉(zhuǎn)矩亦遠小于改造前。減少了用工頻啟動時對設(shè)備帶來的危害。這樣，不僅延長了電機等設(shè)備的使用壽命，也減輕了軸承的磨損。提高了安全發(fā)供電的可靠性。
7、結(jié)束語
隨著廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)日趨激烈，如何降低發(fā)電成本，提高發(fā)電企業(yè)競價上網(wǎng)的競爭能力，加強內(nèi)部管理，挖潛節(jié)能是電廠必須認真研究的一件大事，采用高壓變頻器對電廠高能耗用電設(shè)備如送風機、引風機、給水泵、循環(huán)水泵等進行技術(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)濟效益，而且設(shè)備乃至機組的安全可靠性提高，減少機組故障帶來的隱形經(jīng)濟效益。
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。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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