高壓變頻技術(shù)在鍋爐風機中的應(yīng)用分析

八十年代，在發(fā)電廠高壓電機采用的風門、閥門、電磁調(diào)速、液力偶合器調(diào)速、液態(tài)電阻調(diào)速、變極調(diào)速等耗能型電機調(diào)速方式，普遍存在適應(yīng)范圍窄、節(jié)能效果不顯著、機械特性變軟(除變極調(diào)速外)、運行可靠低等問題，一直沒有好的解決辦法。九十年代，隨著功率單元串聯(lián)技術(shù)的研發(fā)成功和應(yīng)用，高壓變頻器裝置以其獨特的節(jié)能、高效、高可靠性、平滑而較硬的機械特性、以及強勁的輸出動力，當之無愧地成為電力電子拖動的主角，成為新建和改造項目的首選。

目前，應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)，一方面可以極大地節(jié)省風機消耗的電能，減少啟動沖擊，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能、經(jīng)濟運行;另一方面可以提高功率因、降低諧波污染，提高系統(tǒng)的運行品質(zhì)，實現(xiàn)高精度控制，提高可靠性，滿足對環(huán)境和生產(chǎn)工藝過程對流量和壓力的精度要求。從而有效地提高經(jīng)濟效益和產(chǎn)品質(zhì)量。高壓變頻技術(shù)，廣泛應(yīng)用電力行業(yè)、冶金行業(yè)、水泥行業(yè)、化工生業(yè)、自來水行業(yè)、供熱系統(tǒng)等。在全國各地已有達八千臺套應(yīng)用實例?？?cè)萘吭?000多萬千瓦，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。其高效率、高可靠、優(yōu)良的技術(shù)性能，得到用戶的一致好評，是企業(yè)用于高壓電動機調(diào)速領(lǐng)域較為完善的技術(shù)，同以往的任何一種調(diào)速方式相比變頻器均具有不可比擬的優(yōu)勢，是電力拖動調(diào)速領(lǐng)域的主流和發(fā)展趨勢。

一、高壓變頻調(diào)速原理

1.風機不同調(diào)節(jié)方式對比

由電工原理可知電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速。離心式風機在變速調(diào)節(jié)的過程中，如果不考慮管道系統(tǒng)阻力R的影響，風機的最大特點是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此，將電機定速運轉(zhuǎn)改變?yōu)楦鶕?jù)流量需要使用相應(yīng)電源頻率來調(diào)節(jié)電機變速運轉(zhuǎn),就可節(jié)約大量電能， 也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。由圖1可看出變頻器控制是最接近理想曲線的。

由圖2可知：在風機的流量由100%下降到50時，變速調(diào)節(jié)與風門、閥門調(diào)節(jié)方式相比，風機的效率平均高出30%以上。從節(jié)能的觀點來看,采用變速調(diào)節(jié)方式為最佳調(diào)節(jié)方式。采用定速驅(qū)動時，風機靠風門調(diào)節(jié)，除產(chǎn)生大量的節(jié)流損耗外，反應(yīng)速度慢，導(dǎo)致機組無法響應(yīng)負荷的動態(tài)變化，采用調(diào)速驅(qū)動后，機組的可控性提高了，響應(yīng)速度加快，控制精度也提高了，從而使整個機組的控制性能大為改善，不但改善了機組的運行狀況，還可以進一步節(jié)約能源，同時采用變速調(diào)節(jié)后可以有效地減輕葉輪和軸承的磨損，延長設(shè)備使用壽命，降低噪聲，大大改善起動性能。工藝條件的改善，也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

2.變頻調(diào)速的特性

交流異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為：

n=60f(1-s)/p········································ (1)

其中：n—電機轉(zhuǎn)速r/min; p—極對數(shù);

f—定子供電頻率Hz; s—轉(zhuǎn)差率。

由上式(1)可知，改變異步電動機的電源頻率f就可以改變電機的轉(zhuǎn)速n。同時，風機為典型的平方減轉(zhuǎn)矩負載，下面以風機的工作特性來分析節(jié)能原理。