变频器在电厂转机上的应用

变频器在电厂转机上的应用

摘要:变频器除了用于交流电动机转速的调节,在我国更多的是用于节能方面。本文主要介绍了变频器的工作原理,以及在电厂转机上应用,并对变频器的发展进行了简单的分析。

关键词:变频器电厂转机应用

自从20世纪80年代变频器商业化以来,变频器得到了快速的发展。变频器主要用于交流电动机转速的调节,除此之外,变频器还具有显著地节能作用,特别是在我国节能减排的大环境下,更是得到了大力的发展。

1 变频器的工作原理

变频器的主要作用就是改变异步电动机的供电频率,也就是改变异步电动机的轴转速,实现对轴的调速运行。异步电动机的转速公式如下:

n＝(60f/P)×(1－S)r/min …

式中:n为电动机转速;f为电动机定子供电频率;P为电动机极对数;S为电动机转差率。

从上式可以看出:在电动机极对数、转差率不发生变化的情况下,电动机转速与供电频率呈线性关系。工业中常用的变频器为交—直—

交形式变频器,变频器经接触器串接于电源与被控三相异步电动机之间,变频器内部控制系统主要有整流器(整流模块)、滤波器(滤波电容)和逆变器(大功率晶体管模块)三个主要部件和以单片机。其工作原理是主回路先将工频交流电通过整流器变成直流电,经滤波后,再经过逆变器通过给定输入控制量,将直流电变成可控频率的交流电,供给三相交流异步电动机,实现电动机调速运行。

同时,变频器在降低频率的同时还可以实现频率与电压的协调控制。对异步机调速时,总是希望主磁通Φ恒定,因为Φ太小,对铁磁材料的利用不充分,在同样电流的条件下产生的转矩小;Φ太大,定子电流中激磁电流分量加大,在同样电流的情况下,转矩电流分量将减小,电机负载能力也会随之下降)。而变频器在一定条件下保持E/f为常数,实现恒转矩调速。

2 变频器在电厂节能方面的应用

变频器最初的用途是对速度的控制,在我国当前节能的大环境下,变频器在节能方面的应用得到了极大地发展,国务院甚至将高压变频器作为全国电厂节能减排重要产品予以推荐。

比如当水泵水压、流量需要调节时,传统的方法就是通过调节阀门或启停电机来实现,损耗随之增大,同时降低了水泵的总效率,电能损失是相当可观的。然而当采用变频调速时,可以按需要升降电机转速,改变水泵的性能曲线,使水泵的额定参数满足工艺要求。根据流体

力学的公式我们知道流速与转速成正比,水压与转速的平方成,功率与转速的立方成正比,因此,通过变频调速可以极大地节约能源。例如一台功率为55kW的水泵电机,当其转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为28．16kW,省电48．8％;当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为6．875kW,省电87．5％。因此,采用变频器精确调速来调节流量、风量,节电效果非常可观,节电率为20％～50％。在实际设计负载电机时,一般按最大需求来生产电动机的容量,故设计容量偏大。但是在实际运行中,大多数时间都不可能慢负荷运行,存在着严重的“大马拉小车”的现象,效率低下,造成电能的大量浪费。

再比如,锅炉在正常运行中的燃料构成、热负荷、电负荷以及季节等变化因数较大,因此,在各个不同的燃烧情况下,所需要的空气量也是不同的,且变化极大,然而,锅炉配置的风机是按锅炉最大出力时所需最大风量来设计,并必须考虑锅炉在事故情况下一定的风量裕度,所以,风机电机功率设计一般都较大。在使用档板进行调节控制时,大量的电能浪费在了克服挡板的阻力上面,造成用电率高,影响机组的经济运行。在进行了变频节能技术改造后,提高其经济效益。但在技术选择上,并不能盲目的使用,而是要根据不同的生产设备,选择相应特性的变频器,如在对锅炉风机进行变频器改造中,注意除必须考虑变频器的提速、降速特性是否满足燃烧工艺的要求以外,还必须在技术上要考虑其它的问题,如:变频器的散热问题、是否会与设备发生共振现象、在发生意外时是否可以保证生产的继续等等。

3 变频器的发展方向

随着技术的进步以及在工业中的应用越来越多,如今变频器的总的发展趋势是:驱动的交流化、功率变换器的高频化、控制的数字化、智能化和网络化。以交—直—交变频器为例:(1)主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化,开关频率不断提高,开关损耗进一步降低;(2)采用正弦波脉宽调制控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制;(3)以DSP(数字信号处理器)为基础的内核,确保系统有更优越的控制性能。(4)用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器,开发无转子位置传感器的系统。

在电厂中,风机水泵类负荷较多,应充分应用变频器进行节能改造。随着高压变频器的迅速发展,性能价格比的大大提高,变频器进行节能技术改造将会拥有更加广阔的前景。

参考文献

[1]变频器在节能领域的应用[OL].道客巴巴:/p-31275724218.html.

[2]变频器的现状及发展前景[OL].生意宝:/cbna/item/2011-03-24/5710040.html.