一、變頻調(diào)速技術(shù)的作用和節(jié)能原理

變頻調(diào)速運(yùn)行是根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化要求，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，以獲得合理的電機(jī)運(yùn)行工況。在不同的轉(zhuǎn)速情況下，均保持較高的運(yùn)行效率，不僅降低了電能消耗，同時(shí)能改善啟動(dòng)性能，保護(hù)電機(jī)及負(fù)載設(shè)備免受瞬時(shí)啟動(dòng)的沖擊，延長(zhǎng)其工作壽命，還提高電動(dòng)機(jī)和負(fù)載設(shè)備的工作精確度，實(shí)踐證明，變頻技術(shù)用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場(chǎng)合取得了顯著的節(jié)電效果，普遍節(jié)電達(dá)到30-50%。

國(guó)家對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行區(qū)域作如下規(guī)定：負(fù)載率70-100%之間為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率在40-70%之間為一般運(yùn)行區(qū)；負(fù)載率在40%以下為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)；一般負(fù)載率保持在60-100%較為理想。在電機(jī)選型設(shè)計(jì)工作中，大部分電機(jī)功率選型均有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚硗庠谏a(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備許多時(shí)間都是負(fù)荷不滿或運(yùn)行有峰谷時(shí)間，如果采用交流電動(dòng)機(jī)恒速傳動(dòng)的方案運(yùn)行，靠風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)或靠閥門(mén)調(diào)節(jié)的泵類設(shè)備，使用效率較低，造成大量的能源浪費(fèi)。

變頻調(diào)速是通過(guò)改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)（或水泵）類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速N與流量Q、壓力（揚(yáng)程）H以及軸功率P具有如下關(guān)系：

Q₁/Q₂=N₁/N₂（1）；H₁/H₂=（N₁/N₂）²（2）；P₁/P₂=（ N₁/N₂）³（3）。

Q₁、 H₁、 P₁----風(fēng)機(jī)（或水泵）在N₁轉(zhuǎn)速時(shí)的流量、壓力（或揚(yáng)程）、軸功率；Q₂、 H₂ 、 P₂------風(fēng)機(jī)（或水泵）在N₂轉(zhuǎn)速時(shí)的相似工礦條件下的流量、壓力（或揚(yáng)程）、軸功率。

由（1）、（2）、（3）可知，風(fēng)機(jī)（或水泵）的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，壓力（或揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)風(fēng)機(jī)（或水泵）轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率所需的電功率亦可相應(yīng)降低。就是說(shuō)，通過(guò)調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量（或泵流量），風(fēng)量（或泵流量）下降一半時(shí)，即：假如N₂/N₁降低1/2，則P₂/P₁=1/8，由于軸功率（耗電）與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此可節(jié)電87%（在不考慮其它因素的情況下），降低轉(zhuǎn)速可大大降低軸功率，這也是為什么變頻調(diào)速在應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。

二、火力發(fā)電廠供電煤耗、廠用電現(xiàn)狀及方向

2008年我國(guó)火力發(fā)電消耗原煤13.4億噸，約占全國(guó)原煤產(chǎn)量的50%左右。多年來(lái)， 發(fā)電企業(yè)在降低煤耗上，做了許多工作，如新型超臨界機(jī)組、超超臨界機(jī)組大批量裝機(jī)增加，30萬(wàn)、60萬(wàn)、100萬(wàn)千瓦大機(jī)組設(shè)備比重增大，以及2006年以來(lái)“上大壓小”，關(guān)停小火電3421萬(wàn)千瓦，2008年的供電煤耗與2005年相比，每千瓦時(shí)降低了25克，供電煤耗達(dá)到349克/千瓦時(shí)，距離世界發(fā)達(dá)國(guó)家330克/千瓦時(shí)的距離在接近。

2007年發(fā)電廠平均廠自用電率6.44%。據(jù)了解先進(jìn)企業(yè)廠用電率4-5%左右，因機(jī)組大小不同、用電范圍不同，是否使用變頻技術(shù)等，以及各種因素廠用電率有的高達(dá)11%左右。廠用電主要用在與發(fā)電機(jī)組配套的引風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、凝結(jié)泵、循環(huán)泵、鍋爐給水泵等，占廠用電消耗的80%。

廠用電率是影響供電煤耗的一部分，全面采用變頻技術(shù)能盡快趕超世界先進(jìn)國(guó)家供電煤耗。隨著廠網(wǎng)分開(kāi)以及2008年開(kāi)始試行的“節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法”的實(shí)施，竟價(jià)上網(wǎng)日趨激烈，各發(fā)電企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化，努力提高發(fā)電設(shè)備的健康水平，滿足系統(tǒng)要求；加強(qiáng)管理，進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，建立節(jié)能型企業(yè)，提高發(fā)電企業(yè)竟價(jià)上網(wǎng)的能力，是發(fā)電廠競(jìng)爭(zhēng)的方向；采用高壓變頻對(duì)高耗能用電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，不僅能直接收到降低廠用電、降低供電煤耗、增加上網(wǎng)電量帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行，減少設(shè)備故障都起到了積極的作用。全面采用變頻技術(shù)能使我國(guó)盡快趕超世界先進(jìn)國(guó)家供電煤耗。

三、電廠應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)例

以2008年我們到電廠調(diào)研為例：

1.大唐盤(pán)山電廠

大唐盤(pán)山電廠現(xiàn)有職工200余人。電廠工程部介紹了高壓變頻器的使用情況：

現(xiàn)有2臺(tái)60萬(wàn)千瓦由哈爾濱電站集團(tuán)生產(chǎn)的機(jī)組，3#機(jī)組2001年9月26日投產(chǎn)，4#機(jī)組2002年6月5日投產(chǎn)。年發(fā)電量73.2億千瓦時(shí)，上網(wǎng)電量68.58億千瓦時(shí)，設(shè)備利用6100小時(shí)，等效可用系數(shù)89.2%，綜合廠用電率5.6%。供電煤耗324克/千瓦時(shí)。

冷凝泵采用國(guó)產(chǎn)利德華福公司的2500千瓦的高壓變頻器做變流量調(diào)節(jié)。在負(fù)荷變頻調(diào)節(jié)時(shí)，由于采用功率單元串聯(lián)的多電平PWM調(diào)制技術(shù)，諧波小，電流可從280安培降到150