变频调速在小型发电厂风机水泵类机械中的节能节电应用

1、变频调速在小型发电厂风机、水泵类机械中的节能节电应用连继军(乌海职业技术学院机电系摘要:本文介绍了变频调速在小型发电厂四大辅机中的控制应用,并分析了这种控制方法的经济性和优越性。关键词:变频调速;小型发电厂;风机;节能节电;起动近些年来,采用变频器对风机、水泵类机械进行转速控制来调节风量(或流量的方法,在工业上已获得了一定应用,这对节约能源提高经济效益具有重要意义。对于小型发电厂来说,降低厂用电率,提高经济效益尤为明显。我们以一台功率为6000k W 的发电机组为例,它的四大辅机的功率分别为:引风机110k W、送风机220k W、给水泵150k W、循环泵185k W,一共是665k W,占

2、发电机功率的10%还要多,而这四大辅机都是采用鼠笼式异步电动机拖动,进行恒速运转,当我们需要调节风量或流量时,实际采用较多的办法就是调节挡板或节流阀,这种控制虽然简便,但丛节约能源的观点来看,就不能认为是一种好的控制方法了。下面我们就对风机、水泵采用转速控制的节能方法加以讨论:首先,我们知道风机是传送空气的装置,而水泵是传送水或液体的装置,就其结构和工作原理来说基本相同,我们只需要以风机为例加以说明即可:1风机工作的基本参数有风压、风量、功率,它们共同表达风机的规格和特性。111风量Q:表示单位时间流过风机的空气量。112风压H:当空气流过风机时,风机给予每立方米空气的总能量。称为风机的全压H

3、(kg m2。113功率P风机工作有效的总功率P=Q H 102k W 根据同类型风机参数的定律:Q=KNH= KN2P=KN3即:风量与转速成正比,风压与转速的平方成正比,轴功率与转速立方成正比,以上三式在转速变化范围较大时有一定误差。利用变频装置对风机进行转速控制属于减少空气动力节电方法,是一种较好的节电方法,它和调节风门控制风量方法比较,有着明显的节电效果。如采用调节风门方法,相当于增加了管网阻力,使管网阻力特性变化,系统的风压反而增加,而P=Q H 102k W,说明轴功率实际并没有减少多少,而如果采用转速控制方法调节,当需要风量减少时,风机转速下降,则轴功率随转速的三次方下降,就降得

4、很多,譬如风量下降到满载的80%,转速需要下降到额定转速的80%,则轴功率就下降到额定功率的51%。如果风量要下降到50%,转速需要下降到额定转速的50%,则轴功率就下降到额定功率的13%。当然我们还需考虑由于转速下降会引起效率降低及一些附加影响等,即使这样这个节电数字也是很可观的。虽然发电机组带稳定负荷后,风机、水泵的调节范围也不大,但这时引送风机的风量也就是额定值的70%80%左右,因此发电厂的风机采用转速控制方式调节风量来节能节电是一个很有效的方法。而采用转速控制方式的方法也有很多种,综合考虑,一般我们采用效率较高的变频调速的方法。从企业的利益来看,我们还必须兼顾初期投资,因此我们认为采

5、用变频器来控制整个速度范围是可能的,但不一定是经济的和合理的。当风量大于80%时,仍采用工频电源恒速运转,同时配以小范围的风门调节风量,当风量小于80%时,用变频器控制转速,这样变频装置的容量仅为电动机容量的51%,从而获得用较小容量的设备节约较多能源的经济效果,大大降低了初期投资。另外,电厂四大辅机都是大型鼠笼电动机,采用工频控制,起动也是采用直接起动的方式,使电网电压瞬时下降,电动机受机械冲击,对厂用电系统其他电气设备的供电可靠性影响很大,起动的次数受到严格控制,频繁起动是不可能的。电机受到大起动电流的冲击,也大大降低了使用寿命,而四大辅机的可靠运行又直接影响到发电机组的安全运行,变频装置

6、即可以控制风机改变风量时的转速调节,又可以用来控制电机的起动,即可频繁地重复起动,提高了发电机组的供电可靠性。变频装置用于起动时,由于风机的风门处于全闭状态,所需的装置容量是很小的,如起动时用变频装置加速,一直到100%转速再切换到工频电源上,变频装置的容量约为电机额定功率的50%;如先用变频装置加速到50%速度时,切换到工频电源继续加速到100%速度,这样变频装置的容量仅为电机额定功率的13%,因此这是一种经济的控制方法。采用上述控制方法后,需要在变频装置与工频电源之间进行相互切换,由变频装置向工频电源切换时,要有较大的冲击电流产生,使电网电压瞬时下降,电动机受机械冲击,为了防止这种现象的产生,可在工频电源回路加入限流电抗器以拟制冲击电流,切换完成后再将电抗器短接甩掉。综上所述,采用变频调速来控制四大辅机的起动和转速调节,即解决了四大辅机的起动问题,又大大降低了它们的能耗,对发电厂提高供电可靠性、降低发电成本和提高经济效益具有重要意义。84内蒙古石油化工2006年第12期收稿日期:2006- 08-02作者简介:连继军(1973,男,工程师,1993年毕业于黑龙江矿业学院工业电气自动化专业,曾在发电厂工作多年,