火力发电厂变频技术应用分析

火力发电厂变频技术应用分析
摘要：本文结合理论实践针对火力发电厂变频技术进行了探讨，在阐述变频技
术运行原理和特点的基础上，提出变频技术的优势，并深入分析了火力发电厂中
变频技术的具体应用情况，希望对同行业在变频技术应用提供一定的参考建议。

关键词：火力发电厂；变频技术；原理优势；应用分析
引言
大量实践表明，变频技术是我国目前火力发电厂机电落实节能减排政策的关
键技术，也是提高火力发电厂技术改造和产品更新换代的理想设备。

但是我国对
火力发电厂变频技术的研究还有待进一步深入，因此，本文就结合理论实践，对
火力发电厂变频技术的应用做了如下分析。

一、变频技术的原理和特点
（一）变频器的工作原理
变频器的工作原理可根据公式：进行分析，公式中，f表示电源频率；S表示电动机转差率，p表示电动机极对数。

当p和S确定以后，电动机转速和电源频
率降成正比，所以在实际运行过程中，只要改变f电源频率就可以实现n转速的
改变，从而达到变频调速的目标，变频调速器将50Hz 的交流电源（或任意电源）变换成电压、频率可调的三相交流电源，在火力发电厂中变频调速器也被称之为
变压变频装置，主要应用在异步机或者同步机转速调节当中【1】，其主要原理
图如图1所示：
一个交流电动机变频调速系统由变频调速器（驱动器）、交流电动机和控制器三大部分
组成。

其中的关键核心设备是变频调速器，由它来实现电动机电压和频率的平滑变化。

（二）变频器的工作特点
变频调速和传统的调压调速器、变极调速器、液力耦合器调速器等调速方式相比，其调
频的范围更加广泛、静态精度高、动态品质好、系统效率高、完善保护功能好。

变频调速被
公认为是诸多调速方案中的首选并具有更明确的发展方向【2】。

二、变频技术的优势
（一）节省能源，提高经济效益
火力发电厂原有的调节方法通过挡板和阀门来改变流量来达到调节电源频率的目的，但
是高压变频器则可以通过驱动水泵和风机来进行调节，相比于传统调节方式，其更加减少能
源的损耗，从而提高的水泵好风机的工作效率，很大程度上减少了人力资源的投入。

（二）可以减小发动机启动中的能源消耗和故障率
目前我国火力发电站中使用的发电机有两种，一种是交流同步发电机，另一种是交流异
步发电机。

但无论是同步发电机还是异步发都是通过直接启动或降压启动来运行。

在启动时
会产生较大的瞬时电流，降低电网中的电压，从而导致其他用电设备发生故障。

同时直接启
动或降压启动都会对电机主轴的机械冲击力加大，致使造成主轴的断裂，影响发电机的使用
寿命。

而变频技术则可以通过对发电机主轴承受压力进行详细分析，然后在主轴要压力可以
承受的范围内启动发电机，不但很大程度上减轻了启动对发电机主轴的冲击，而且也不会对
其他电气设备的正常运行产生影响，从而提高发电机机组的使用寿命，减少更换、维修机组
的成本，提高火力发电厂的经济效益。

（三）高压变频技术使得发电厂的管理更加的方便快捷
高压变频设备可以准确的调节风机速度和水泵流量，完善了发电机组的技术水平。

运用
该技术可以省去减速器这一传统设备，从而减少了设备的投资费用。

变频技术还可以和先进
的信息管理技术相结合，通过计算机的模拟和信号，来进行远程控制，从而节省了人力物力，提高了发电厂的信息化管理水平【3】。

三、火力发电厂变频技术应用
（一）火力发电厂变频器采用的调速方案
火力发电厂变频器采用的调速方案可分为两种，一种是专用高压变频器，其电压转换方
式为：降压变压器、低压变压器、升压变压器、电机，系统等效电阻此四种设备电阻之和，
也就是所谓的高-低-高压变频器系统如图2所示：
专用高压变频器的制造成本比较高，且功率因素比较低产生的耗能比较大，而且设备体
积也比较大，系统性能差，所以主要适用于一般工艺调速当中，不适合应用在节能减耗调速
当中。

另一种是间接高压变频器，其转换方式为电源降压变压器-IGBT三电平逆变压器-电机，该系统的等效阻抗为三种设备电阻之和，具体如图3所示：
也被称之为中性点箱位式高压变压器，其中变频器主要由输入12脉冲变压器、整流器、
中性点箱位回路、三点频模式逆变器等共同组成。

（二）变频技术在水泵中应用
在火力发电厂当中水泵系统可分为两种，一种是循环水泵，一种是凝结水泵。

其中循环
水泵主要应用电机组凝气器系中，主要应用的是动叶可调的轴流泵，这种泵只能定速运行，
无法适应季节与负荷的变化，所以在实际运行过程中，浪费了很多水资源，而变频调速技术
则有针对性的改变循环水泵的速度，减少资源的消耗。

凝结水泵是火立发电中吸入侧为真空
状态的中低压泵，泵的出力是确定的额定流量，当前大部分凝结水泵是依靠电动调节门实现
定速运行的，这样一来节流量就会相应增大，凝结泵出口压力变高，造成了水泵大量漏水。

凝结水泵的用水量与耗电量都增大许多，造成水泵经常不能正常运行，在很大程度上造成了
资源的浪费。

将变频调速技术应用到凝结水泵的运行中可以有效改善水泵定速运行的缺陷，
达到节流控制的目的，将经济效益最大化【4】。

（三）变频技术燃油系统中的应用
将变频调速技术应用于火力发电厂的燃油系统中，按一定周期将炉前母管油压与设定油
压值进行比较，如果发现炉前母管油压低于设定油压，那么供电泵电动机的转速就会相应增加，一旦供油泵电动机转速增加，炉前母管油压就会升高。

如果炉前母管油压高于设定油压，那么供油泵电动机转速就会降低，当转速降低时，炉前母管压力也相应降低，这样转速与压
力的同时改变便可以实现燃油系统的自动恒压运行。

通常情况下，燃油系统的正常稳燃循环
压力是 1.2MPa，点火启动正常供油压力是在 3.5MPa。

（四）变频技术在风机中的应用
风机是火力发电厂耗能最大设备之一，也是火力发电厂落实节能减排政策的主要项目，
相关实践表明，引风机所耗电量中有绝大部分是由于风机的型号与管网系统的参数不匹配及
调节方式不当而被调节门消耗掉的。

改进离心式风机的调速方式采用变频调速目前被认为是
最有效的途径，送风机和引风机采用变频调速后可以达到明显的节能效果，并且安全可靠性
大大得到了提高。

因此，采用变频调速的引风机在中、低负荷下运行时，由离心力引起的持
久性应力将显著减少，这对减轻引风机的磨蚀程度是十分有利的【5】。

四、结束语
综上所述，近年来我国社会经济快速发展，对用电量提出了新的高度，其中火力发电厂
作为我国电力系统的主要组成部分，受到了社会各界人士的关注。

但是火力发电厂属于消耗
资源非常大的行业，在我国资源日渐枯竭的背景下，开展节能节耗的研究就显得尤为重要。

火力发电厂风机选用变频调速技术，已充分显示出其优越性，并逐步替代了传统的调节方式，是一种理想的调速控制方式。

变频器可以提供设定、控制、保护、故障显示、记录等多种能，并且减少了设备维护、维修费用，降低了停产周期，直接和间接经济效益十分明显，可方便
地运用到自动控制领域，变频调速技所带来的节能效果是意义深远。

参考文献：
[1]荣庆善，官民健，隋秀华，王宝国.变频调速技术在火力发电厂的应用[J].吉林电力，2008，06：41-42.
[2]孙立刚，季海龙.火力发电厂空压机采用变频方式的技术经济分析[J].价值工程，2014，17：61-62.
[3]朱洪飞.高压变频技术在火电厂实践浅思[J].科技展望，2015，09：85.
[4]菅富强.火力发电厂锅炉等离子点火技术应用分析[J].山东化工，2015，08：113-114.
[5]魏冲冲.中小型火力发电厂脱硫技术的应用分析[J].山东工业技术，2016，18：183.。