高壓變頻技術(shù)在鍋爐風(fēng)機中的應用分析

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

目前，應用高壓變頻調速技術(shù)，一方面可以極大地節省風(fēng)機消耗的電能，減少啟動(dòng)沖擊，實(shí)現系統的節能、經(jīng)濟運行;另一方面可以提高功率因、降低諧波污染，提高系統的運行品質(zhì)，實(shí)現高精度控制，提高可靠性，滿(mǎn)足對環(huán)境和生產(chǎn)工藝過(guò)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)，廣泛應用電力行業(yè)、冶金行業(yè)、水泥行業(yè)、化工生業(yè)、自來(lái)水行業(yè)、供熱系統等。在全國各地已有達八千臺套應用實(shí)例?？側萘吭?000多萬(wàn)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(hù)的一致好評，是企業(yè)用于高壓電動(dòng)機調速領(lǐng)域較為完善的技術(shù)，同以往的任何一種調速方式相比變頻器均具有不可比擬的優(yōu)勢，是電力拖動(dòng)調速領(lǐng)域的主流和發(fā)展趨勢。

一、高壓變頻調速原理

1.風(fēng)機不同調節方式對比

由電工原理可知電機的轉速與電源頻率成正比，通過(guò)變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調節電機轉速，實(shí)現平滑的無(wú)級調速。離心式風(fēng)機在變速調節的過(guò)程中，如果不考慮管道系統阻力R的影響，風(fēng)機的最大特點(diǎn)是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比。因此，將電機定速運轉改變?yōu)楦鶕髁啃枰褂孟鄳娫搭l率來(lái)調節電機變速運轉,就可節約大量電能， 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(xiàn)的。

由圖2可知：在風(fēng)機的流量由100%下降到50時(shí)，變速調節與風(fēng)門(mén)、閥門(mén)調節方式相比，風(fēng)機的效率平均高出30%以上。從節能的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,采用變速調節方式為最佳調節方式。采用定速驅動(dòng)時(shí)，風(fēng)機靠風(fēng)門(mén)調節，除產(chǎn)生大量的節流損耗外，反應速度慢，導致機組無(wú)法響應負荷的動(dòng)態(tài)變化，采用調速驅動(dòng)后，機組的可控性提高了，響應速度加快，控制精度也提高了，從而使整個(gè)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(jìn)一步節約能源，同時(shí)采用變速調節后可以有效地減輕葉輪和軸承的磨損，延長(cháng)設備使用壽命，降低噪聲，大大改善起動(dòng)性能。工藝條件的改善，也能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

2.變頻調速的特性

交流異步電動(dòng)機的轉速公式為：

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

其中：n—電機轉速r/min; p—極對數;

f—定子供電頻率Hz; s—轉差率。

由上式(1)可知，改變異步電動(dòng)機的電源頻率f就可以改變電機的轉速n。同時(shí)，風(fēng)機為典型的平方減轉矩負載，下面以風(fēng)機的工作特性來(lái)分析節能原理。