西安金泰電機有限公司

高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)為90年代以來迅速發(fā)展起來的一種新型的電力傳動調(diào)速技術(shù)，在高壓交流電動機的變頻調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其技術(shù)與性能優(yōu)于其它任何一種調(diào)速方式，變頻調(diào)速憑借其顯著的高效率、高精度、高節(jié)能效益、寬范圍的調(diào)速性能，以及完善的電力電子保護功能，易于實現(xiàn)自動的通信功能，得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。
1、節(jié)能原理
1.1變頻原理
高壓變頻器采用先進的功率單元進行串聯(lián)疊加的方式，主電路的開關(guān)元件為大功率IGBT，空間矢量多重化的PWM技術(shù)，由數(shù)個單元串聯(lián)形成每相，每個功率單元所輸出的電壓波形以及其串聯(lián)后輸出的相電壓波形，能夠得到數(shù)十個不同的等級電壓，在增加電壓等級的同時，每個等級的電壓值大大降低，從而減小了dv/dt對電機絕緣的破壞，并極大的削弱了輸出電壓諧波的含量，由于電壓等級數(shù)量的增加，也極大的改善了變頻器的輸出性能，輸出波形幾乎接近于正弦波，不存在電網(wǎng)污染，符合IEEE519―1992對電壓、電流諧波失真的嚴格要求，因此“串聯(lián)疊加”變頻器對同一電網(wǎng)上用電的其他電器設(shè)備不會產(chǎn)生諧波干擾，純凈的功率輸入能夠免去耗時的諧波、共振分析，從而也節(jié)省了安裝去除諧波裝置的昂貴費用。
1.2節(jié)能原理
將循環(huán)泵電機改為變頻調(diào)節(jié)，在輸出量滿足工藝要求的情況下，能夠節(jié)約大量的電能，節(jié)電的比例可通過理論計算得出，通過泵與風(fēng)機類負載的工作特性可知，其流量與轉(zhuǎn)速成正比:，其電機軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比:。由變頻器的工作原理可知，其轉(zhuǎn)速與頻率成正比:，其中Q為流量，N為轉(zhuǎn)速，P為軸功率為頻率。當(dāng)頻率由50Hz變?yōu)?0Hz下降20％時，由
可知軸的功率只有原來的51.2％，節(jié)約了48.8％。
以上只是在理想條件下的節(jié)電率，在實際使用工程中，由于各種運行工況的不同，節(jié)電效果也將會不一樣，實際的節(jié)電效果和以上的計算結(jié)果將會有一定的出入，但從計算結(jié)果來看，節(jié)電效果較顯著，值得改造。
2、變頻安全性和優(yōu)勢
2.1變頻安全性
高壓變頻器實現(xiàn)了對電機的軟啟動，避免了在工頻啟動時所產(chǎn)生的巨大沖擊電流與沖擊轉(zhuǎn)矩，對延長電動機與負載的使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，從而保證機組正常的運行有著非常重要的實際意義。在變頻器發(fā)生欠壓、過壓、過流、缺相、過熱、短路、接地、過負荷等情況時，系統(tǒng)能自動的檢測并及時的進行智能提示、報警或者保護，完整的運行保護體系可靠的保證了設(shè)備安全的運行。
2.2高壓變頻器的優(yōu)勢分析
交流高壓電機的直接啟動會產(chǎn)生巨大的電流沖擊、轉(zhuǎn)矩沖擊，在很短的啟動過程中，轉(zhuǎn)子籠型繞組以及阻尼繞組都將承受很高的熱應(yīng)力、機械應(yīng)力，導(dǎo)致籠條的端環(huán)斷裂同時會造成定子繞組絕緣的機械損傷與磨損，從而致使定子繞組的絕緣擊穿，在直接啟動時的大電流還會引起鐵芯發(fā)生松弛，造成電機的發(fā)熱增加，因為變頻器可做到啟動轉(zhuǎn)矩高，并且平滑無沖擊，對于延長電動機的使用壽命，減少對電網(wǎng)的沖擊，保證機組的正常運行是很有必要的。隨著電廠的自動化程度不斷的提高，運行工藝對輔助設(shè)備控制性能的改善也是十分迫切的，根據(jù)實際的需要，對風(fēng)機、水泵利用高壓變頻器進行調(diào)速，既可以調(diào)節(jié)風(fēng)機、水泵的流量，又可以極大的降低電能的消耗，從而既保證與改善工藝，又能夠達到節(jié)能降耗的效果。
3、進行高壓電機變頻改造的意義
3.1電動機實現(xiàn)了真正的軟啟動，可延長電動機的使用壽命
在直接啟動過程中，由于電動機籠條與端環(huán)將流過很大的啟動電流，其值可以達到額定電流的4～7倍，在雙鼠籠式電動機的啟動過程中，外籠條與外端環(huán)將流過很大的啟動電流，所產(chǎn)生的損耗會使籠條與端環(huán)產(chǎn)生200℃～300℃的高溫，從而使得端環(huán)產(chǎn)生較大的熱變形。端環(huán)的熱變形將會使籠條受到一個彎曲應(yīng)力，造成電動機籠條開焊、斷裂。
3.2減少了對廠用電的沖擊
因為高壓電機實現(xiàn)了軟啟動，而電動機的啟動電流只是額定電流，啟動的時間延長，不會導(dǎo)致廠用電母線的電壓降低。
3.3具有明顯的節(jié)電效果
在火力發(fā)電廠中，為滿足各種運行方式的需要，送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機、增壓風(fēng)機、凝結(jié)水泵、給水泵、循環(huán)泵等設(shè)備都是按照最大運行方式的要求進行配置的，在低負荷運行時，機組這些設(shè)備只能夠依靠調(diào)整入口擋板的開度、泵的出口門來調(diào)節(jié)風(fēng)量、水流量，用擋板、出口門來調(diào)節(jié)風(fēng)量、水流量將會有大量的電能浪費在克服擋板、出口門的阻力上，造成用電率增高，影響機組的經(jīng)濟運行。由流體力學(xué)基本定律可知:風(fēng)機或者水泵的流量和其轉(zhuǎn)速成正比，壓力和其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率和其轉(zhuǎn)速的立方成正比。所以，在火力發(fā)電廠中，機組在不同的負荷運行時，風(fēng)機、水泵可通過調(diào)整高壓電動機的轉(zhuǎn)速來進行調(diào)整風(fēng)量、水流量，以獲得到明顯的節(jié)電效果。
4、結(jié)語
采用高壓變頻器對電廠高耗能的用電設(shè)備進行技術(shù)改造，不僅能夠降低廠用電、供電煤耗，增加上網(wǎng)電量所帶來的直接經(jīng)濟效益，而且設(shè)備以及機組的安全可靠性也會得到大幅度的提高，減少機組故障所帶來的隱形經(jīng)濟效益。本文對高壓電機變頻技術(shù)的原理、節(jié)能、安全性等進行了討論，給促進發(fā)展高壓電機變頻技術(shù)提供一定的參考。
 
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