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【摘要】 大功率的变频节能技术作为一项成熟的先进技术，具有强大的生命力，被越来越多的企业所看好。小型电厂通过推广变频技术，可逐步解决其效率偏低、成本偏高的一问题，增强其经济效益，全面提高市场竞争力。
【关键词】 变频节能技术；小型电厂；风机；经济效益
【中图分类号】 TM921.51【文献标识码】 A【文章编号】 1005-1074(2009)04-0193-01
1 变频技术的工作原理及应用
由电机理论可知,电动机的转n=60f(1-s)/p，其中：f为电源频率；p为磁极对数；s为转差率。当磁极对数、转差率不变时，转速n和电频率成正比，连续地改变电源频率就可以平滑地调节电动机的转速。变频调速的优点在于无级调速并且精确易控调速范围大，可以使用在任何的异步电机上。
目前变频调速技术在国内火电厂中已被广泛采用，许多电厂在给煤系统、给粉系统、引风机、送风机、给水泵等装设变频调速装置后，节能效果十分显著。应用变频装置节电率一般为20%～60%，投资回报期1～4年，综合经济效益非常明显。
1.1 使用变频技术对小型电厂经济效益的影响
1.1.1 使用变频节能技术，有利于降低发厂用电量 风机与泵是电厂中的通用性设备，两者的耗能在电厂厂用电中占很大的比重。许多电厂的风机、泵处于开环、恒速、24小时连续运转状态。由于这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件来选择的，而实际运行往往比设计值要小得多。若在泵和风机系统中采用变频技术，使系统能根据需要运行，就能提高效率、减少浪费，使两者的电耗明显下降。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，我们只需分析风机采用变频技术的节能效果即可：
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。①风量Q:表示单位时间流过风机的空气量。②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(kg/m2)。③功率P风机工作有效的总功率P=QH/102kW
根据同类型风机参数的定律:Q=KN H=KN2 P=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=QH/102kW，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。
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。
1.1.2 使用变频节能技术，有利于提高锅炉燃烧效率 目前，我国大部分小型热电厂使用的是循环流化床锅炉，锅炉循环倍率高，锅炉效率与风煤配比有很大关系。根据循环流化床锅炉设计可知，风量大于最佳风量的1%,锅炉出力效率将降低3%，锅炉磨损将增大3倍。又由于小型热电厂燃煤的品种常变化，发热量波动大，要想达到最佳风煤配比，风量要根据燃烧状态及时调整才行。因此，就必须采取一种调节范围大、调节比较灵敏方便的调节风量的方式。目前，调节风机风量的措施有以下几种:①变频调速调节法。调节范围大，实现无级调整，操作灵活，调节性能好，节能效果显明，但投资较大，可是很快能得到补偿。②阀门节流调节法。设备简单、调节容易，但调节性能不如变频调速，附加能量损失大。③前导器调节法。效率比闸阀节流调节高，但调节范围较窄。④改变叶轮叶片安装角调节法。操作不灵活，很难做到所有叶片都调到相同角度。通过比较，只有变频调速调节法能够满足循环流化床锅炉调节风量的需要。
2 采用变频技术应注意的一些技术问题
2.1 可靠性方面的考虑 电厂的性质决定了变频器需要有很高的可靠性，保证电厂的安全生产。采用高压元器件的逆变器由于元件数量少，结构简单，故障较少，而采用低压元件串联结构的变频器元件数量多，为减少故障对运行的影响，普遍发展了单元件旁路、中性点漂移等技术。另外，各种变频器均可加装自动旁路开关来隔离故障。由于电厂各种风机水泵基本都有备用泵，在采用变频器一对一配置时，单台变频器的故障基本不会影响运行。
2.2 投入变频装置后对厂用电系统的谐波影响 由于高压变频装置容量较大，引起厂用电系统的谐波含量也明显增加，随着高压变频装置的应用越来越广泛，其对控制系统设备的潜在影响不容忽视。变频装置输出谐波对电动机的影响主要表现在：引起电动机附加发热、导致电动机的额外温升等。另外，如果变频装置输出谐波隔离不好，导致谐波反射回配电装置。可能对厂用电保护等装置产生干扰。
参考文献
[1] 汪 洋.“浅谈火电厂的变频调速技术及其市场前景”[J].电力需求侧管理，2004，7
[2] 谢忠宝.浅析变频技术在火力发电厂中的应用[J].硅谷，2008,(17)
[3] 黄德华.变频器在火电厂辅机的应用与经济性评价[J].华北电力技术,2006,10
【关键词】 变频节能技术；小型电厂；风机；经济效益
【中图分类号】 TM921.51【文献标识码】 A【文章编号】 1005-1074(2009)04-0193-01
1 变频技术的工作原理及应用
由电机理论可知,电动机的转n=60f(1-s)/p，其中：f为电源频率；p为磁极对数；s为转差率。当磁极对数、转差率不变时，转速n和电频率成正比，连续地改变电源频率就可以平滑地调节电动机的转速。变频调速的优点在于无级调速并且精确易控调速范围大，可以使用在任何的异步电机上。
目前变频调速技术在国内火电厂中已被广泛采用，许多电厂在给煤系统、给粉系统、引风机、送风机、给水泵等装设变频调速装置后，节能效果十分显著。应用变频装置节电率一般为20%～60%，投资回报期1～4年，综合经济效益非常明显。
1.1 使用变频技术对小型电厂经济效益的影响
1.1.1 使用变频节能技术，有利于降低发厂用电量 风机与泵是电厂中的通用性设备，两者的耗能在电厂厂用电中占很大的比重。许多电厂的风机、泵处于开环、恒速、24小时连续运转状态。由于这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件来选择的，而实际运行往往比设计值要小得多。若在泵和风机系统中采用变频技术，使系统能根据需要运行，就能提高效率、减少浪费，使两者的电耗明显下降。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，我们只需分析风机采用变频技术的节能效果即可：
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。①风量Q:表示单位时间流过风机的空气量。②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(kg/m2)。③功率P风机工作有效的总功率P=QH/102kW
根据同类型风机参数的定律:Q=KN H=KN2 P=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=QH/102kW，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。
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。
1.1.2 使用变频节能技术，有利于提高锅炉燃烧效率 目前，我国大部分小型热电厂使用的是循环流化床锅炉，锅炉循环倍率高，锅炉效率与风煤配比有很大关系。根据循环流化床锅炉设计可知，风量大于最佳风量的1%,锅炉出力效率将降低3%，锅炉磨损将增大3倍。又由于小型热电厂燃煤的品种常变化，发热量波动大，要想达到最佳风煤配比，风量要根据燃烧状态及时调整才行。因此，就必须采取一种调节范围大、调节比较灵敏方便的调节风量的方式。目前，调节风机风量的措施有以下几种:①变频调速调节法。调节范围大，实现无级调整，操作灵活，调节性能好，节能效果显明，但投资较大，可是很快能得到补偿。②阀门节流调节法。设备简单、调节容易，但调节性能不如变频调速，附加能量损失大。③前导器调节法。效率比闸阀节流调节高，但调节范围较窄。④改变叶轮叶片安装角调节法。操作不灵活，很难做到所有叶片都调到相同角度。通过比较，只有变频调速调节法能够满足循环流化床锅炉调节风量的需要。
2 采用变频技术应注意的一些技术问题
2.1 可靠性方面的考虑 电厂的性质决定了变频器需要有很高的可靠性，保证电厂的安全生产。采用高压元器件的逆变器由于元件数量少，结构简单，故障较少，而采用低压元件串联结构的变频器元件数量多，为减少故障对运行的影响，普遍发展了单元件旁路、中性点漂移等技术。另外，各种变频器均可加装自动旁路开关来隔离故障。由于电厂各种风机水泵基本都有备用泵，在采用变频器一对一配置时，单台变频器的故障基本不会影响运行。
2.2 投入变频装置后对厂用电系统的谐波影响 由于高压变频装置容量较大，引起厂用电系统的谐波含量也明显增加，随着高压变频装置的应用越来越广泛，其对控制系统设备的潜在影响不容忽视。变频装置输出谐波对电动机的影响主要表现在：引起电动机附加发热、导致电动机的额外温升等。另外，如果变频装置输出谐波隔离不好，导致谐波反射回配电装置。可能对厂用电保护等装置产生干扰。
参考文献
[1] 汪 洋.“浅谈火电厂的变频调速技术及其市场前景”[J].电力需求侧管理，2004，7
[2] 谢忠宝.浅析变频技术在火力发电厂中的应用[J].硅谷，2008,(17)
[3] 黄德华.变频器在火电厂辅机的应用与经济性评价[J].华北电力技术,2006,10