高壓變頻器調(diào)速技術(shù)突破了串級調(diào)速、內(nèi)反饋串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速等傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，具有價(jià)格低，質(zhì)量優(yōu)、可靠性強(qiáng)、性能高等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足生產(chǎn)要求，是發(fā)電廠降低發(fā)電成本、提高發(fā)電企業(yè)的競爭力、挖掘節(jié)能潛力、加強(qiáng)內(nèi)部管理的首選。本文將對發(fā)電廠高壓變頻器調(diào)速技術(shù)展開具體論述。

　　1 高壓變頻器的調(diào)速技術(shù)及其優(yōu)越性

　　調(diào)速方式主要有串級調(diào)速、內(nèi)反饋串級調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、高壓變頻調(diào)速等方法。但前三種方法都有其不可避免的缺點(diǎn)，串級調(diào)速缺點(diǎn)包括：難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配套、控制系統(tǒng)復(fù)雜、對電網(wǎng)影響大；內(nèi)反饋串級調(diào)速缺點(diǎn)包括：電機(jī)需要配套、容易出現(xiàn)事故、對電網(wǎng)影響大、設(shè)備老化快；液力耦合器調(diào)速缺點(diǎn)包括：精度低、啟動電流大、維修困難成本高。由于目前電力電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代通信技術(shù)、高壓電氣以及電機(jī)拖動等綜合性領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù)不斷成熟，因此相比于其他調(diào)速方式，高壓變頻調(diào)速有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

　?。?） 模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，增強(qiáng)了產(chǎn)品的互換性；采用光纖通訊技術(shù)，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性。

　　（2）由于變頻器采用的是液晶顯示界面，觸摸式調(diào)整面板，可以同步顯示電壓、電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、頻率，所以可以非常直觀的顯示出電機(jī)工作時(shí)的狀態(tài)。

　　（3）準(zhǔn)確地顯示頻率分辨率以及精確的調(diào)速精度，可以滿足全部生產(chǎn)工藝狀況的需要。

　?。?）高壓變頻器帶有國際通用外部接口，可以與可編程控制器及工控機(jī)等儀表相互連接，還可以與其原設(shè)備控制回路相互連接，構(gòu)成部分閉環(huán)系統(tǒng)。

　　（5）由于具有工業(yè)電氣保護(hù)和電力電子保護(hù)功能，保證高壓變頻器以及電機(jī)在運(yùn)行正?；蚬收蠒r(shí)有可靠的安全保障。

　?。?）由于電機(jī)具有軟制動、軟啟動，且啟動的電流小并小于電機(jī)的額定電流，電機(jī)啟動的時(shí)間連續(xù)且可調(diào)?？蓽p少對電網(wǎng)的負(fù)面影響。

　　（7）具有近程和遠(yuǎn)程操作功能，可以通過互聯(lián)網(wǎng)等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

　　（8）可減少配件損耗，能夠延長設(shè)備壽命，降低成本、提高勞動效率。

　　2 風(fēng)機(jī)高壓變頻器的節(jié)能原理分析

　　2.1 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)

　　Q為風(fēng)量（m3/h）：單位時(shí)間內(nèi)，風(fēng)機(jī)所輸送的空氣量。

　　H為風(fēng)壓（Pa或MPa）：空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)時(shí)，單位體積空氣所增加的能量。

　　n為轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）：風(fēng)機(jī)葉輪單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。

　　Ps為軸功率（kW）：原動機(jī)加載在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率。

　　Pn為有效功率（kW）：單位時(shí)間內(nèi)，風(fēng)機(jī)對空氣做功的實(shí)際功率。

　　η為風(fēng)機(jī)效率：風(fēng)機(jī)對空氣做功，有部分損失而不能將能量全部傳遞給空氣，一個(gè)評價(jià)風(fēng)機(jī)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.2 風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電原理分析

　　采用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制風(fēng)量的方法與調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法相比較，有明顯的節(jié)電效果。原理如圖1所示。

　　在圖1中，曲線1表示風(fēng)機(jī)在恒速下風(fēng)壓——風(fēng)量的特征曲線，曲線2表示風(fēng)機(jī)在恒速下功率——風(fēng)量的特征曲線；曲線3表示管網(wǎng)的阻力特性的曲線（風(fēng)門全開的情況）。

　　假設(shè)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)在工況為A點(diǎn)時(shí)，為效率最高。此時(shí)，風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)量Q是100%，軸功率（Ps1）與風(fēng)壓（H1）和風(fēng)量（Q1）的乘積成正比關(guān)系，即Ps1與由OQ1AH1圍成的圖形面積成正比。

　　當(dāng)風(fēng)量需要調(diào)節(jié)時(shí)，例如：將風(fēng)量從額定的100%減少至風(fēng)量的50%，即從Q1至Q2時(shí)，如果采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量，使管網(wǎng)阻力特性的曲線由曲線3變?yōu)榍€4。也就是說，由于風(fēng)門減小開度而增加了內(nèi)部管網(wǎng)的阻力。同時(shí)，系統(tǒng)的圖示工作點(diǎn)也由A點(diǎn)移動至B點(diǎn)。容易看出，雖然風(fēng)量降低了，但由于風(fēng)壓增加，Ps2與OQ2BH2圍成的圖形面積成正比。且同Ps1相比較，相差不多。

　　但如果采用通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制風(fēng)量的方法，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從原來的n1降低至n2。根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例規(guī)律可知，可繪出在轉(zhuǎn)速n2情況下的風(fēng)壓——風(fēng)量的特性曲線5，風(fēng)機(jī)的工況用C點(diǎn)表示?？梢?，在滿足相同的風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓能大幅度降到H3，軸功率因與OQ2CH3成正比，也會有明顯的下降。所節(jié)約功率與面積OQ1AH1和OQ2CH3的差值成正比。因此，可以看出，當(dāng)選用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量的方法，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯的。

　　由流體力學(xué)可得，風(fēng)量正比于轉(zhuǎn)速的改變，風(fēng)壓正比于轉(zhuǎn)速改變的平方，軸功率正比于轉(zhuǎn)速改變的立方。

　　當(dāng)其需要的風(fēng)量減少時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，風(fēng)機(jī)功率以轉(zhuǎn)速的立方下降。當(dāng)其需要的風(fēng)量為額定風(fēng)量的50%時(shí)，可知軸功率下降至額定功率的12.5%。通過上面可以看出，調(diào)速節(jié)電的效果是十分明顯的。

　　3 高壓變頻器投產(chǎn)運(yùn)營后的節(jié)能效果分析

　?。?）因投入變頻器后，風(fēng)道擋板處在全開位置，風(fēng)道擋板的壓流損失降低為0。

　?。?）由于變頻器可以非常平滑且穩(wěn)定地調(diào)整風(fēng)量，因此，運(yùn)行人員就可以更加自如地調(diào)控燃燒。

　?。?）當(dāng)投入變頻器后，可以大大改善鍋爐的燃燒自動控制系統(tǒng)的工作狀況，從而使自動裝置的工作可靠性大大地提高。

　?。?）如果電機(jī)的容量為800kW，大于風(fēng)機(jī)的額定功率，這部分多余的容量將不會參與有效的利用，從而造成浪費(fèi)。而投入變頻器后，利用變頻器可以超速的能力和功能，在不超出電機(jī)額定容量的前提下，可以使風(fēng)速超速到2.5%，因而在機(jī)滿負(fù)荷下可使得吸風(fēng)機(jī)風(fēng)壓顯著提高，鍋爐的燃燒狀況明顯得到改善。

　?。?）由于變頻器具有軟啟動功能，這樣就減少了電動機(jī)啟動時(shí)的啟動電流。從而有效減輕了啟動機(jī)械轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)的機(jī)械損傷，有效的延長了電動機(jī)的使用壽命。

　　4 結(jié)語

　　高壓變頻器技術(shù)較為直觀、可靠、安全，將高壓變頻器應(yīng)用在引風(fēng)機(jī)、二次引風(fēng)機(jī)上，具有近程和遠(yuǎn)程操作功能，對電網(wǎng)的負(fù)面影響小，能直接降低生產(chǎn)用電成本較低等優(yōu)點(diǎn)。此外，高壓變頻器技術(shù)能夠提高設(shè)備及機(jī)組的可靠性，降低機(jī)組故障帶來的隱形成本，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電廠的節(jié)能，增大上網(wǎng)電量帶來的直接效益。