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高压大功率变频器在淮北发电厂引风机上的应用
【摘要】
本文结合引风机的实际工况,介绍了国产高压大功率变频器在淮北发电厂引风机上的应用。


一、概述
中国大唐集团公司淮北发电厂位于淮北市相山西南麓,兴建于1970年。先后建成2×50MW 、2×125MW、3×200MW共7台燃煤发电机组,总装机容量达950MW,。
高压变频技术随着功率元器件耐压等级的提高和计算机应用技术的日趋成熟,在电厂的应用已相当普遍,节能效果及控制水平已被电力系统所认识。但在高电压、大功率的设备上应用,淮北发电厂之前没有尝试,基本没有这方面的经验。2004年淮北发电厂组织各个专业人员对国内外高电压、大功率的变频器这一新技术进行了考查、论证。既考察了国产的高压大功率变频器应用情况,也考察、论证了进口的高电压大功率的变频器应用业绩。最后得出结论:国产高电压、大功率变频调速装置,完全能够适应,具体如下几点:
1、产品售后服务及时、周到、服务成本低,能够满足生产的及时性。
2、产品备件采购方便、备件成本低。
3、变频器操作简单,人机界面简单,易于掌握。
4、通过近多年来国内生产厂家的努力,应该说国产大功率变频器并不比进口的性能差,有的方面还优于进口的变频器。
5、国产造价比进口的低:
所以公司决定对#5、#6机组共四台引风机和#6机组的凝结水泵采用高压变频器调速装置,并且大唐集团公司在国际上公开招标采购高压变频器。我公司为国内唯一中标单位,并一举中标我公司5台高压变频器。


二、高压变频器的节能原理过去,我们对风机、水泵采用挡板、阀门进行流量控制、造成了大量的能源浪费。现在国际上普遍采用转速调节方式进行节能,虽然有多种方式,但是其中应用效果最好的为变频调速方式。
采用直接高压控制电动机定子的电压源型变频器对风机水泵等机械装置进行调速控制来控制风量、流量的方法是当前国内外主流技术,应用得非常广泛,大量采用该项技术进行节能,对于我国经济发展具有重要的意义。
风机和水泵虽然是两类不同的机械装置,但是均属于“平方转矩负载”,分析的方法也基本相同。下面就以风机为例进行说明。



风量Q:单位时间流过风机的空气量(m
3/s);
风压H:空气流过时产生的压力。其中风机给予每立方米空气的总能量称为风机的全压Ht(Pa),它是由静压Hg和动压Hd组成,即Ht=Hg+Hd;
功率P:风机工作有效总功率Pt=QHt(W)。如风机用有效静压Hg,则Pg=QHg;
效率η:风机的轴功率因有部分损耗而不能全部传给空气,因此可以用风机效率这一参数衡量风机工作的优劣,按照风机的工作方式及参数的不同,效率分别有:
全压效率ηt=QHt/P
静压效率ηg=QHg/P


表示风机性能的特性曲线有:
H-Q曲线:当转速恒定时,风压与风量间的关系特性
P-Q曲线:当转速恒定时,功率与风量间的关系特性
η-Q曲线:当转速恒定时,风机的效率特性
对于同类型的风机,根据风机参数的比例定律,在不同转速时的H-Q曲线如图1


根据风机相似方程:
当风机转速从n变到n’,风量Q、风压H及轴功率P的变化关系:
Q’=Q(n’/ n) (1)
H’=H(n’/ n)2 (2)
P’=P(n’/ n)3 (3)
上面的公式说明,风量与转速成正比。风压与转速的二次方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。

,风量与通风阻力之间的关系是确定不变的,即风量与通风阻力K按阻力定律变化,即
K=RQ
2
式中: K-通风阻力,Pa;
R-风阻,(kg/m2)
Q-风量,(m3/s)
K-Q的抛物线关系称为风阻特性曲线,如图2-2所示。显然,风阻越大曲线越陡。
风阻的K-Q曲线与管网阻力曲线相交的工作点成为工况点M。同一风机两种不同转速n、n’时的K-Q曲线与R风阻特性曲线相交的工况点分别为M及M’,与R1风阻曲线相交的工况点为M1及M1’。

:


式中:ηb——风扇或风机的效率
ηc——传动装置效率。

,风机、水泵负载转矩与转速的二次方成正比,轴功率与转速的三次方成正比,因此我们可以通过调节风机(或水泵)的转速来节电。


下面我们对采用挡板阀门及变频调速方式调节流量的能量消