燃机电厂变频器的应用和节能.docx

燃机电厂变频器的应用和节能【摘要】通过对电厂运行风机的负载特性变频器的工作原理和节能分析阐述了风机泵变阀调节与变速调节的工作原理及各自优越性为电气运行人员进一步做好节能降耗工作提供指导和建议。【关键词】变频器；变速调节；频率；功率；节能燃气轮机作为清洁环保能源主要发电设备国内得到了广泛运用而发电厂的厂用电率是衡量发电厂经济指标一个重要参数。普通电厂一般在2.4%左右一套联合循环机组运行每小时消耗电量约为3890kwh一天要消耗约为95300kwh其中约85%的电量是高低压电动机消耗。所以电动机日常消耗电量的大小是衡量经济效益的一个重要指标。在电动机的节能降耗方面一般都采用对电动机实现变频控制从而达到节能效果。一、变频器的节能原理风机泵类的绝大多数是应用感应电动机作为拖动的原动机主要任务是按工艺要求传输和调节流量因为普通笼形感应电动机本身没有调速功能传统方法是用调节挡板或阀门的开度来调节流量导致风机和泵类运行的压头损失而电动机的运行功率基本没有随流量减小而下降。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。风机和泵类的负载特性是负载转矩与转速成平方关系轴功率与转速是三次方关系特别适合以节电为目的的调速运行能够取得明显的节电效益。因此调速技术应用在负载率偏低和流量变动较大的风机和泵类等流体设备的电力拖动上可获得显著的节电效益。变频调速作为一种高效的调速方式大量应用于风机和泵类。二、风机泵类负载运行的特性泵或风机是对流体做功的机械它取自原动机的功率称为轴功率。但是轴功率不可能全部被利用来提高流体的能量被有效利用的功率称为有效功率。泵或风机的有效功率与轴功率之比就称为效率η：效率越高则泵或风机的经济性就越高。效率η是表示泵能量利用的指标。泵在工作时由于轴承填料和泵轴等机械运动的摩擦及水泵内的涡流现象都要损失一部分能量。所以动力机传给泵轴的功率不可能全部变成有效功率。水泵的效率一般在65%～85%之间。转速是指泵轴（叶轮）每分钟的转数常用r/min表示。泵的额定转速一般为485、730、970、1450、2900r/min。泵的额定转速、实际达到的转速的高低对泵的流量、扬程、功率都有直接影响。这是水泵性能中一个很重要的指标。泵转速改变后流量、扬程、轴功率都随之改变。针对泵的扬程、转速、流量、轴功率变化特性得到下列公式：流量和转速成正比：扬程和转速的平方成正比：电机功率和转速的三次方成正比：三、风机泵变阀调节与变速调节的比较风机、泵在设计时都留有备用的出力裕量配用的拖动电动机一般定位于最大工作能力情况下而大量的生产场合由于功率需求始终处于变动状态普遍采用的是低效的进、出口阀门调节方式与负荷的变化相适应。但是关小阀门和风门可以减少流量而系统从电网吸收的能量并没有减少拖动电动机的轴输出动力基本没有改变有相当一部分能量消耗在阀门或风门上虽然阀门或风门的输出侧达到了工况要求但是能量的有效比例减少了而损耗增加了。由于泵和风机的大部分运行时间是低负荷运行所以为了降低能耗主要应该提高泵和风机在低负荷时的运行效率为此应采用变速调节。（1）在采用变阀调节时泵或风机的功率基本不变泵或风机的性能曲线基本不变而管道阻力特性曲线发生变化泵或风机的性能曲线与新的管道阻力特性曲线的交点处就是新的工作点如下图所示。变阀调节方式下性能曲线不变、管道阻力特性曲线改变工作点沿性能曲线移动。采用节流阀（风门）控制流量时不控制泵本身泵的工作点会随管道阻力变化而变化泵的功率也会有相应的变化但在正常工作范围内变化不大。在负荷较小段随负荷的增加功率增加较快随着负荷的增多功率的增加变缓。多数风机、水泵都要靠风门或闸阀来节流人为地增加管道阻力以减小流量因此阻力损失相应增加而此时风机和水泵的特性曲线不变叶片转速基本不变系统输入功率并无减少而是白白地损失在节流过程中。所以当风量变化时就风机系统而言会浪费大量的电能。另外在节流调节方式中电动机、风机、水泵等长期处于高速、大负载下运行造成维护工作量大设备寿命低并且运行现场噪声大。（2）变速调节就是利用改变性能曲线方法来改变工作点变速调节中没有附加阻力是比较理想的一种调节方法如下图所示变速调节方式下管道阻力特性曲线不变、性能曲线改变工作点沿管道阻力特性曲线移动。变频调速技术的应用就是通过改变电源的工作频率从而对交流电机进行无级调速。只要把变频器当作频率可调的交流电源装置接