日廑旦塞 旦 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－１０４１．２０１１．０３．０２０ 墨 麦用 浅谈高压变频器在电厂节能改造工程中的应用 王岩 （兰州工业高等专科学校，兰州７３００５０） 摘要：本文通过介绍高压变频器的工作原理及现场运行情况，充分分析了系统的安全可靠性以及节能降耗的效果。通过对 发电公司变频器改造在锅炉风机中经验和效果，每台风机每小时可节能４２１．２度电以上，同时减少了设备上的机械应力，从 而有效地保护了电机，实现了电机的连续运行。 关键词：高压变频器ｉ电厂；节能 中图分类号：ＴＭ４３３ 文献标志码：Ｂ Ｂｒｉｅｆ ｔａｌｋ ｏｆ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ＷＡＮＧ Ｙａｎ （Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｗｏｒｋ ａｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｏｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．．Ｉｔ ａｄｅ‘ ｑｕａｔｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｄｒａｕｇｈｔ ｆａｎ ｉｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐａｎｙ ｃａｎ ｍａｋｅ ｅａｃｈ ｄｒａｕｇｈｔ ｆａｎ ｓａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ｏｖｅｒ ４２１．２ ｄｅｇｒｅｅ ｐｅｒ ｈｏｕｒ．Ｉｔ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｏｔｅｃｔ ｔｈｅ ｅ Ｉｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ；ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ Ｏ 引言 近年来，随着经济发展，现代企业的不断进步和 广泛推广进口高压变频器。变频调速技术在火电厂 各类高压电动机上也逐渐得到了应用，尤其在锅炉风 机上的应用 。 发展。国家对能源的需求不断增加，人们对环境保护 和能源节约也越来越重视，构建节能型社会的理念日 益深人人心。对电厂这一类大型耗能单位的节能降 耗要求也进～步增强，利用新技术来节能降耗已是各 电厂企业首选之一。煤的利用率低，使得污染燃烧大 １变频调速节能原理 一般电气拖动设备设计上考虑有短时过载运行的 量排放，对于社会的可持续发展造成影响。但国民经 济的增长使电力需求十分强劲，而且在每年消耗的电 能中，绝大部分是由火电厂提供的。如何在火力发电 厂中进行节能改造已成为关注的重点。发电厂除采 情况，它可以做到自动负荷匹配，电动机选小了大负载 运行时电机发热导致绝缘过早老化影响电机使用寿 命 。在这种隋况下，剩余功率和冗余功率就是一种浪 费。因此，采用变频技术，在任何工况下电动机和负荷 都可以实现最佳的负荷匹配，利用功率单元电路结构是 解决这一问题的最好办法。图１为功率单元电路结构。 用高参数、大容量发电机组以提高电厂效率、降低煤 耗外，高压变频节能技术已经成为主要的解决方式。 在电厂设计中还需采用其它一些有效的节能措旋以 进一步达到节能目的，最有效的节能产品一高压变频 器应用越来越广¨ 。交流变频调速技术及装置在我 国有了突飞猛进的发展，已接近世界同行业的领先水 平。我国小容量低电压的变频调速技术在火电厂的 给粉机、给煤机、疏水泵等方面得到了广泛应用，并以 产品性能稳定、价格适宜深得国内企业广泛接受。但 是大容量高电压变频调速装置仍处于探索阶段。随 着高压大功率变频调速技术的日益成熟，在部分电厂 ６ｏ ＥＩＣ Ｖ０１．１８ ２０１１ Ｎｏ ３ 图１功率单元电路结构 ２变频调速方法 变频调速器从电网接收工频５０Ｈｚ的交流电，经 过恰当的强制变换方法，将输入的工频交流电变换成 欢迎光临本刊网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉｃ．ｃｏｍ．ｏｎ 墨 麦 为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机， 旦廑旦塞 旦 引风机电动机变频改造系统的主电气接线图如图３ 所示。依据改造设计原则，系统改造采用一拖一的 方案。 实现交流电动机的变速运行 。将工频交流电变换 成为可变频的交流电输出的变换方法称交——交变 频方式，将电动机的额定容量、额定电流、额定电压、 起始转速等参数输入到变频器中，它是通过可控整流 和可控逆变的方式。变频调速系统启动后，将输入的 原工频控制回路保持不变，增加工／变频切换回 路及变频控制装置。当引风机需要变频运行时，合变 频器输人隔离刀闸Ｋ２及输出隔离刀闸Ｋ３，断开旁路 隔离刀闸Ｋ１，由变频器实现引风机起停及转速控制， 从而实现风量调节。当变频线路出现故障，引风机工 工频电直接强制成为需要频率的交流输出，因而称其 为交流——交流的变频方式，到设定的起始转速，然 后缓慢增加频率，效果如图２所示。 １ ０ 莛 压０．５ 力 Ｐａ ０ 转速ｎ（风量ｐｕ） 转速ｎ（凤量ｐｕ） 转速ｌｑ（风量ｐｕ） （ａ）输入端风门控制 （ｂ）输入端风门控制 （ｃ）输 端鼠门控制 图２风量为５０％时节约的电能 ３ ＤＣＳ控制系统 变频器的调速控制系统可由远程及本地控制，利 用变频器调节技术无疑要在原有的回路中加装一套 变频调节设备。远程时操作人员通过ＤＣＳ系统在 卜旦ＣＲＴ上的模拟器对ＤＣＳ的输出值进行调节，这将增 加一个设备故障点。此输出值为反馈给变频器的标 准信号，影响机炉系统的安全运行，对应不同的频率 给定值 Ｊ。为了充分保证系统的可靠性为变频器加 装了Ｔ频旁路装置，变频器通过ＤＣＳ的给定调节电 动机的转速实现调节风量的目的。 ４可靠性设计 锅炉风机作为锅炉的重要辅机，为了保障系统运行 的稳定性，锅炉机组则要保持出力稳定，同时另一台变 频器采用风压闭环调节，这就要求锅炉风机保持出力稳 定。变频装置均配置了工频与变频间自动切换功能。。 。 变频器正常运行中操作变切工指令或者变频器 出故障时，切换过程中当检测到变频器停止输出后， 变频器将启动变切工程序，将挡板调节到工频运行时 需要的挡板开度，实现变频运行向工频运行的切换。 ５ 案例分析 ２０１０年４月，某电厂公司对４台机组８台引风 机，每台引风机电动机容量为２２４０ ｋＷ，进行了变频 调速改造。引风机容量大，特别是遇到负荷小的季 节，通过电机变频调速改造，不对风机及泵的本体、风 道管道部分进行更改。运行自动控制调整及电气部 分更改也可实现。送风机为动叶可调轴流风机，变频 改造后能达到节能降耗的目的。 欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息 频运行时，合旁路隔离刀闸Ｋ１，断开变频器输人隔离 刀闸Ｋ２和输出隔离刀闸Ｋ３，由原系统实现风机起停 及控制。隔离刀闸Ｋ２，Ｋ１与Ｋ３，及电源开关ＱＦ１，之 间实现机械和电气联锁，有效防止各种运行方式下的误 操作。根据所测数据画出流量、压力曲线，如图４所示。 ６ｋＶ￣：线Ｐ风机 １ ● 高压电机 ●●ｊ一．．一 风机流量ｍＶｓ 图３ 引风机变频改造方案示意图 图４引风机流量、压力曲线 变频器在整个调节范围内都可维持高功率因数， 变频器对电机进行软启动，标准值达到０．９５以上，根 据电机的现场使用要求，负载极小时功率因数也可以 达到０．９以上，可以改变电机的启动时间和变频点， 电机启动曲线，使得电机在带上负载后完好地适应负 载和工艺要求，可确保电机的安全运行并延长其使用 寿命，节省维护费用。变频器不需要外部输出滤波器 就可提供正弦输出电压，电压源型变频调速技术相比 电流源型变频调速、串极调速等技术的功率因数都 高，变频器有较低的输出电压失真，所以完全不需要 增加功率因数补偿设备。变频器安装了电机保护装 置，几乎不增加电动机的运转噪音。能区分变频器故 障和电动机及电缆故障，变频器大大降低了输出的谐 波电流（低于４％），当变频器至电机的电缆或电动机 故障后不切工频运行，避免了电动机发热和转矩脉 动。从而减少了设备上的机械应力，从而有效地保护 了电机。 表１改造前后电源输出功率 风机名称 Ｔ频时电源输出功率（ｋＷ） 变频时电源输出功率（ｋＷ） 引风机 ３０４．５ ５８．８ 次风机 ２３９．８ １６５．７ 二次风机 １１４ ５ ｌ３ 总功率 ６５８．８ ２３７．５ ＥＩＧ Ｖｏ１．１８ ２０１１ Ｎｏ．３ ６１ ］ ．．一～ 口应用实例口 仪器仪表用户 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－１０４１．２０１１．０３．０２１ 能量收集电源在石油工业中的应用 王其军，郭昭学，彭本虎 （西南石油大学石油工程学院，成都６１０５００） 摘要：随着能源紧缺现象日益突出，开发新能源已迫在眉睫。本文简要介绍Ｌｉｎｅａｒ公司众多面向能量收集应用的电源管理 芯片。芯片内部的升压型转换器可最大效率的将机械、热、光等能量转化为电能可为工业自动化和控制、无线传感器、交通 运输、石油化工应用拓展。针对野外恶劣环境中的石油钻采输应用。提出了一套可用于振动能、热能、太阳能收集的方案，以 提高可再生能源的利用率。 关键词：能量收集；电源管理芯片；野外恶劣环境；石油钻采输；利用率 中图分类号： １Ｏ．６ 文献标志码：Ｂ Ｐｏｗｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＷＡＮＧ Ｏｉ－ｊｕｎ。ＧＵ０ Ｚｈａｏ—ＸＵｅ．ＰＥＮＧ Ｂｅｎ—ｈｕ （Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ １ ０５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｍｏｒｅ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ，ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ ｎｅｗ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅｓ ｉｓ ａ ｍａｔｔｅｒ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｕｒｇｅｎｃｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ Ｌｉｎｅａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ‘Ｓ ｍａｎｙ ｐｏｗｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｈｉｐｓ ｔｏｗａｒｄｓ ｔｏ ｅｎｅｒｇｙ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｏｎ—ｃｈｉｐ ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｌｌ ｇｒｅａｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ｈｅａｔ，ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｏｉｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｎ ｈａｒｓｈ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ｔｒａｎｓｆｕｓｉｏｎ，ａ ｓｅｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙ，ａｎｄ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ；ｐｏｗｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｈｉｐ；ｏｕｔｄｏｏｒ ａｂｏｍｉｎａｂｌｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｏｉｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ０ 引言 随着经济的持续快速发展，能源的不可再生和相 根据表１可得出每台风机每小时可节能４２１．２ 度电以上，在实际运用中各种运行工况的不同节能效 果也不一样。以上是理想条件下的节电率。在实际 运用中，为了考虑变频器故障切换为工频运行时，风 对紧缺使能源供求矛盾日益突出，如何更好的利用多 种可再生能源、保护环境已成为世界性研究课题。本 参考文献 ［１］赵发．浅谈高压变频器试验系统的设计［Ｊ］．变频器 世界，２００７，（６）：７５－７８． 门需保留它用。变频调节运行时风门尽管全开，也还 有一定的阻碍而影响计算结果。另外，由于各种运行 ［２］张彦明．高压变频调速技术在电厂的应用及节能对 比［Ｊ］．广东电力，２００９，２２（１１）：７７．７９． ［３］韩安荣．通用变频器及应用［Ｍ］．北京：机械工业出 版社，２００７． 工况的不同，节电效果也不一样，所以实际节电率要 比以上计算结果有一定的误差。但从实际效果来看， 节电显著也值得改造。 ［４］李立君．浅谈高压变频器在转炉除尘风机中的应用 ［Ｊ］．邢台职业技术学院学报，２００８，（３）：９８—１００． ［５］周德贤．高压变频调速装置在电厂的应用［Ｊ］．电源 技术应用，２００４，７（０５）：３１７—３１８． ６结束语 通过理论和实际论证发现变频改造比较成功，公 司计划逐年将所有的锅炉引风机电机，由过去的工频 ［６］朱虎．变频调速技术的节能分析［Ｒ］．中国华电集团 公司２００５年电气专业技术交流会论文集，２００５． ［７］糜若虚，宋员明．大型电动调速给水泵［Ｍ］．北京：水 利电力出版社，１９９０． 改为变频，实现本企业节能降耗目标。随着高压变频 技术的发展，变频技术在电力行业重要辅机设备上的 推广收到了显著的经济效益，也是今后更多行业节能 技术发展的方向 ７ ３。口 ６２ 日Ｃ ＶＯＩ。１８ ２０１１ ＮＯ ３ 作者简介：王岩（１９７４一），男，本科，讲师，从１９９７年起长期从 事电气工程及自动控制技术方面的教学及研究工作。 收稿日期：２０１０—１ｌ一３０ 欢迎光临本刊网站ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉｃ．ｃｏｍ．ｃａ
