變頻調速技術及其在火電廠的應用劉顯哲（山西省電力公司，山西太原030001）紹了變頻調速技術的特點及發展過程：變頻調速；火電廠；應用；分析1994北電力大學電力系高電壓與絕緣技術專業lecfroricPublish使壓力大All常發生泵的法蘭大量漏/水第二￡n由目前，發電廠的大多數泵類機械是由三相交流電動機驅動的，它們的負載輸出需要隨時改變和自動調節。為了滿足這一要求，常采用的手段是靠控制被驅動設備的截門、閘板等進行節流調節，不僅造成大量節流損失，更重要的是在通過以機械部件的開與關來實現負載調節時，機械部件的磨損、卡澀等都會給生產過程中的負載自動調節帶來一些不良因素，影響自動調節過程的安全運行。因此，以控制電氣量調節電動機的旋轉速度來代替目前的機械調節，即實現交流電動機的調速運行，進而消除機械調節損失，提高自動調節過程的運行可靠性，是解決目前機械調節問題的一種好方法。

　　1交流變頻調速技術及其發展交流變頻調速技術是電力電子技術微電子技術高度發展的產物，是現代電力傳動技術的一個主要發展方向，是工業企業進行技術改造和設備更新換代的理想裝置交流電動機的變頻調速方式發展很快，己由原來的常規控制方式PAM（PulseAmplitudeModulation），即改變電壓源和電流源的幅值進行輸出控制，發展到現在的PWM（Pulse WidthModulation），即靠改變脈沖莧度調制電壓輸出波形和SPWM調速方式，即正弦波脈寬調制目前，比較為理想的調制方式應屬空間矢量控制，空間矢量控制是把異步電動機參數等效為直流電動機那樣的控制參數，既可控制變量的大小，又可控制其電位，它以電機的圓形磁場為目標，以PAPK矢量建立磁通與逆變器開關模式之間的對應關系進行PWM調制，使電機氣隙內產生了一個幅值不變的旋轉磁通，這種以矢量控制進行SPWM調制的逆變器應用于交流電動機的調速運行，近似模擬了直流電機的調速性能，可以做到與直流電機的調速運行相媲美，是一種較為理想的調速方式2變頻調速技術在火電廠的應用目前，山西省電力公司所屬發電廠單機容量在200MW及以上的機組己普遍應用或正在進行變頻改造截止2000年底，太原一電廠（2（300MW）太原二電廠（2<200MW）的低壓加熱器疏水系統和給粉系統己全部進行了改造，神頭一電廠（6< 200MW）己完成了4臺機的改造，霍州發電廠（4<100MW）完成了3臺，娘子關發電廠（4（100MW）完成了兩臺，其余機組也將利用大、小修的機會逐步完成低加疏水系統或鍋爐給粉系統的變頻改造鑒于100MW以下機組己屬于退役或逐步退役機組，沒有進行變頻改造2.1太原第二熱電廠變頻改造實例2.1.1基本情況太原二電廠（以下簡稱“太二”）是山西省第一座高溫高壓熱電廠，總裝機容量6.5GW7號、8號機為200MW機組，1993年~1995年建成投產，其低壓加熱器疏水系統，原設計是4號、3號低壓加熱器疏水逐級自流至2號低壓加熱器，低壓加熱器疏水泵靠汽動疏水調節閥將2號低壓加熱器疏水送3號低壓加熱器疏水側入口，汽動疏水調節閥接受2號低壓加熱器水位信號來改變其出口門開度大小，以控制疏水泵出力，從而保持2號低壓加熱器的水位穩定正常狀態時，一臺疏水泵運行，另一臺并列備甩這種方式在運行中存在以下幾方面的問題：第一，由于靠出口門截流調節，運行中截流量很大，負荷/流量/轉速/r.min- 1電流/A消耗功率/kW/MWm3h改造前改造后改造前改造后改造前改造后150于調整門的調節系統滯后，調節品質差，加上調節系統動作頻繁，常出現卡澀、磨損、漏流和機構損壞等故障，不僅影響了自動調整的穩定性，而且造成低壓加熱器疏水泵汽蝕，水泵軸向竄動嚴重，電流晃動大，軸承損壞，疏水管道振動和泄漏等故障，加了維護工作量；第三，低壓加熱器疏水泵采用定速運行方式，通過出口調整門節流來控制低壓力口熱器水位，在實際運行中水位時高時低，運行人員操作頻繁，影響機組安全和經濟運行；第四，由于上述原因，使低加疏水泵經常無水位運行，造成疏水泵因汽化震動而損壞，或導致機械故障，有的疏水泵僅能使用1個月甚至更短，常因維護人員來不及維修而停用，使低壓加熱器系統疏水直接排至凝結器熱井，降低了機組的熱效率。

　　月，分別對7號、8號機低壓加熱器疏水泵進行了變頻調速系統改造21.2設備選型該廠的低壓加熱器變頻控制水位系統主要由1151水位傳感器、帶模擬量輸入輸出的可編程序控制器IP1612和變頻器FR-P9S57組成，低壓疏水泵為兩臺55kW電機經過技術分析和多方面比較，選用了江蘇鎮江東方電力設備廠生產的ZB-DS55型低加疏水泵變頻調速系統，日本三菱公司生產的FRN055P-4型變頻器及美國SMAR具有基地調整功能的水位變送器。

　　21.3運行效果及特點8號機低壓加熱器疏水泵改為變頻調節后，具有以下特點：第一，通過改變電機電源頻率來改變水泵轉速，改變泵的出力以控制2號低加熱水器水位，這種控制方式突破了調整門節流控制模式，擺脫了調整門線性不好對控制系統的約束，去掉了中間環節，大大降低了節流損失；第二，由于疏水泵變頻調速運行在調節流量較小時，轉速降低，減少了軸承磨損和發熱，延長了泵的使用壽命；第三；根據傳感器水位信號，變頻器輸出頻率可在15Hz~ 50Hz間變化，能適應發電機組在各種負荷工況下保持低壓加熱器水位穩定；第四，調節精度提高，2號低壓加熱器水位波動可控制在給定值的5%范圍內，有力地保證了疏水泵的汽濁余量，使疏水泵可長期穩定運行；第五；疏水泵電機軟啟動，避免了啟動時的沖擊電流對電機的損傷，加了電機壽命；第六，保護功能完善大大提高了系統運行的安改造以來，效果很好，達到了按低壓加熱器水位信號自動控制電動機轉速來維持低壓加熱器水位的目的，徹底解決了低壓加熱系統長期不能正常運行的難題低壓加熱器水位投入自動控制后，當機組滿負荷運行時，電動機轉速約為2負荷運行時，電動機轉速約為2100r/min，減少了軸承的磨摜更重要的是由于原水泵在運行中靠節流調節，加了管道阻力，變頻改造后，調整門全開或取消，管道阻力大大減少，而且消除了機械調節損失，有非常明顯的節能效果現場測試的結果表明，低壓加熱器疏水泵電動機采用變頻調速運行后，比原來的定速運行節電30%以上疏水泵改造前后的數據比較列于表1表1低壓加熱器水泵變頻改造前后的數據比較從表1可以看出，疏水泵改為變頻調節后，泵功耗大大降低，機組在額定負荷下，由53.2kW降低到29.0kW，其它工況降低得更多。取表1中的數據平均值作為1a的平均功率，則疏水泵變頻前、后的平均功率分別為45.9kW和23.7kW，按年運行7000h計，可計算出疏水泵變頻前、后消耗的電能分別為321MWh和165.9MWh，每年可節約電能155.4MWh若按0. 3元/kWh計算，一年可節約費用4.662萬元由于采用了變頻調速運行，保證了低壓加熱系統的安全運行，延長了設備檢修周期，提高了機組運行的經濟丨生改造前，疏水泵的維護費用平均每年3萬元，改造后平均每年可降低維護費用2萬元左右，降幅達65%以上此外，因疏水泵經常損壞，造成低壓加熱器系統不能正常投入，疏水直接排到凝汽器熱井，造成發電機多耗大量燃煤，根據計算，汽輪發電機組每發1kWh的電就多耗燃煤Q4g，按每年有1個月低壓加熱器疏水泵不能正常投入，80%負荷計算，改造后，每年可節省標準煤52t，按150元/t計算，可降低燃煤費用Q78萬元/a由此可見，疏水泵系統進行變頻改造后，每年可獲得的經濟效益十分可觀，不僅在短時間內能夠收回變頻改造的投資，而且節約了大量低壓加熱系統的修復費用，既解決了生產難題，又能獲得較大的經濟收全系數。益21.4運行效益分析2. 1.5應引起注意的幾個問題f%200MW機組的低壓加熱器菌e德頻Mshingtf（轉現象。該廠erTld.8號機低加疏水泵變頻改造后都曾遇到無法啟動的現象，一次給水泵啟動時，變頻器閉鎖輸出而停轉因轉矩提升己達到極限，只好采取先定速運行的辦法，待盤根磨上一段時間后，再轉到變頻啟動方式上b）在鍋爐給粉電機變頻改造中，也會出現變頻器閉鎖輸出現象該廠除7號、8號機低加疏水泵變頻改造有過閉鎖現象外，在鍋爐給粉電機變頻改造中也發生過此類問題由于給水泵電機啟動時，3kV 380V電壓降較大（在0號爐實驗時，380V電壓可降至260V），變頻器閉輸出，給粉機停轉，曾造成了鍋爐滅火，后將工作電源改為有大電機的除塵工作變接帶，才使問題得以解決造成這種現象的原因是由于交流側失電后，直流側電容電壓也降到了設定值，使變頻器自我保護閉鎖輸出，因此，在啟動時要格外注意。

　　c）參數調整。變頻器的參數調整非常重要，應根據負載的大小和變頻器的性能，并緊密結合現場環境，具體問題具體分析。如太二5號爐給粉變頻改造時，廠家把“轉矩提升”這一參數設定的太小（0. 1），致使起始轉矩太小，電機啟動困難，頻繁出現停轉現象，后來把參數調至Q4，停轉現象隨即消失，目前運行狀況良妊從山西各電廠應用變頻調技術的實例看，此項技術己日臻成熟，能大大提高設備可靠性雖然較大容量的變頻器目前還主要依賴進口，其價格也較高，但此項技術由于其控制簡單，很容易實現自動控制，且運行可靠，在生產過程中能解決很多問題另一方面，如果以此項技術全部替代生產中的機械節流調節，會取得更可觀的節能效果，帶來更高的經濟效益。因此，宜進一步推廣使甩（上接第16頁）（改進前每臺每次更換停運120h-改進后每次更換停運48h）0.3元/kWh電的價格計算，節省資金216萬元5結論a）神二MPS-245磨煤機中部筒護板磨損問題的解決是成功的，提高了運行磨損周期和使用壽命近8倍之多，提高了設備的安全可靠性；由于結構的改變使設備檢修用時減少、設備成本和檢修人工費用降低，有效地延長了運行周期，產生了很大的經濟效益；為MPS型磨煤機的推廣應用及設備改造提供了有價值的經驗，對進口設備的消化和改進進行了有益的嘗試