发电厂电动机变频调速技术

“八五”、“九五”期间，国家电力事业得到了迅猛发展。随着装机容量成倍增加，节能降耗、提高效益迫在眉睫，降低厂用电量是节能降耗一个重要技术措施。随着变频调速技术的完善与成熟，以其节能效果明显、可靠性高、操作简单、启动电流小、功率因数及效率较高、调速特性优良、保护功能完善、容易实现自动调节控制等优良特性，成为当今电气拖动系统的佼佼者。
1  变频调速方案介绍
    由于电机电压、变频器输入电压等级不同，变频调速有四种方式，即：高-高、高-低-高、高-低、低-低四类。
(1)  低压（380V）电动机变频改造
    方案一：低-低方式，输入380V、输出0～380V。
    方案二：高-低方式，降压变压器与低压变频器组合，输入6kV，输出0～380V。
    方案三：高-低方式，降压变压器与低压变频器组合，输入6kV，输出为0～690V，需要更换整套电动机系统。表1为三种方案的优缺点比较。

表1

(2)  高压（6kV）电动机改造
    方案一：高-高方式，输入6kV，输出0～6kV，电动机及负载不变。
    方案二：采用高-低方式，输入6kV，输出为0～690V或0～380V。
方案三：采用高-低-高方式，输入6kV降变为380V，经低压变频器变频再升压输出0～6kV。表2为三种方案的优缺点比较。

表2

2  接线方式（一次接线）介绍
    变频调速电源系统---电气主电路的接线形式可分为：① “一拖一”方式，指一台变频器拖动一台电动机。② “一拖二”方式，指一台变频器任意拖动两台电动机中的一台。③ “一拖N”方式，指一台变频器任意拖动多台电动机的一台。
    以三台灰渣泵变频调速系统为例，对上述三种拖动方式的投资回收期进行比较。假设用一台变频器进行改造，则不同方案的投资回收期比较情况如表3所示，可以看出，“一拖N”与“一拖一”方式比较，随着N（≥2）的增加，前者优点是投资回收期大大缩短，经济效应更明显，但缺点是一次接线、控制系统及运行操作相对复杂。

表3

3  电厂部分辅机运行状况简介
    ① 供油泵：一般两台机组公用，配有三台供油泵。其运行方式：机组运行时，一台供油泵保持运行、两台备用。但规程要求一台泵长期运行，以维持燃油的正常循环。这种运行方式缺点是：浪费能源；燃油长期高速流动、储油罐温度偏高，造成严重的安全隐患；供油管路长期呈高压状态，管道阀门、活结等管件容易渗漏，增加了设备维护工作量。② 桥式起重机：用于堆煤场，将煤从煤场抓放到运煤皮带或从轮船抓放到运煤皮带上。其电气传动系统的电机一般为交流绕线转子异步电动机。由于工作环境差，粉尘和有害气体对电动机的集电环、电刷及接触器腐蚀较大；转子串电阻调速启动、机械特性软，调速不理想，并且能耗大，效率低。③ 发电厂列车卸煤重牛变频调速系统：重牛传动系统是两台绕线电机共同驱动一台绞车，牵引牵车机构将车皮拖到规定的停车位，以便送入翻车机内卸煤。由于该系统速度无法调节、起停时间无法控制，导致在接、牵车过程中起停过猛，对设备冲击较大，无法准确停车，系统工作效率低，无法投入自动运行。④ 给煤机：由于煤种和磨煤机工况随时改变，给煤量也是改变的。原给煤机存在：调速不稳定、下煤不均匀。这样造成磨煤机存煤量变化频繁，造成磨煤机入口负压、出口温度大幅度波动；跑粉、堵煤严重。⑤ 给水泵：传统的锅炉水位控制系统，给水泵是连续恒定运行的；其流量的控制是通过调节阀或回流支路实现的。存在浪费能源、给水泵振动磨损大、泵寿命短等缺陷。此外，凝结水泵、低加疏水泵、生活水泵：类似给水泵。还有送风机、吸风机、暖网热水泵、灰浆（渣）泵、循环水泵、运煤系统转运站电机、给粉机、磨煤机等不再赘述。
4  电动机变频改造的方案
变频技术改造或新建，需从实际出发，全面考虑，综合比较，并在坚持安全第一、节能降耗、投资回收期短、系统改动小、空间适宜五项原则的前提下对电厂部分动力变频改造提出具体方案。目前，这些方案已经运用于实际中，效果不错。
(1)  吸、送风机
①  一次接线：采用“一拖一”高-高变频器、不带工频旁路方案。
②  控制原理：采集炉膛负压、氧量等，进行闭环控制，实现风机转速自动调节，并参与锅炉大联锁。
(2)  循环水泵
①  一次接线：采用“一拖二”高-高变频器、带工频旁路方案。
②  控制原理：采集汽轮机调节级压力、大气压力、真空以及泵出、入口水温度；进行模糊协调控制，实现泵转速自动调节。
(3)  取煤桥式起重机
变频器直流制动功能实现大惯量交流拖动系统，利用控制器，进行正反方向的六种速度-恒速控制。
(4)  发电厂列车卸煤重牛
①  一次接线：“一拖一”不带工频方案。
②  控制原理：两台变频器分别控制两台电机，通过设定不同的加减速时间，实现软启动、软停车；根据工作阶段，设定相应档位速度及方向，使牵车始终处于高效率且平稳的运行中。
(5)  灰浆泵
选用6kV高-高变频器。采用的是“一拖三”方案。
控制原理：采集渣泵前池的液位、密封水压力进行水位闭环调节控制。
5  结语
(1)  电动机变频改造是发电企业节能降耗的有效途径之一。据统计，若部分适合改造的辅助机按照合理方案全部进行变频改造，125MW×2机组和300MW×2机组年节约电费为400万元和1000万元（0.3元/kW
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