揚(yáng)州蘇中分析變頻器是電機(jī)節(jié)能的救命稻草

    揚(yáng)州市蘇中電力設(shè)備有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的多元企業(yè)，公司主要產(chǎn)品有母線槽、滑觸線、電纜橋架、高低壓試驗設(shè)備、儀器儀表等。在節(jié)能減排如火如荼的今天，電機(jī)的節(jié)能尤為的總要，而提到電機(jī)節(jié)能就不得不提變頻器，下面就變頻器改造火力發(fā)電廠的高壓電機(jī)做如下介紹:

過去, 中國火力發(fā)電廠的設(shè)計、制造受技術(shù)條件影響，電廠主要用電設(shè)備如引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給水泵、循環(huán)泵等高耗能設(shè)備，其輸出功率不能隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化，只能通過改變擋板或閥門的丌度來進(jìn)行調(diào)整，造成很大部分能量消耗在節(jié)流損失中。進(jìn)入80年代后, 國外變頻技術(shù)被中國引進(jìn)吸收，并很快在許多行業(yè)得到了推廣和應(yīng)用,收到了良好的節(jié)能效果?；痣姀S高壓電機(jī)變頻改造在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上滿足社會生產(chǎn)用電量不斷增加的外在需求，其對提高節(jié)能效果，節(jié)省生產(chǎn)成本，提高火電廠的社會和經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的現(xiàn)實意義。

1 變頻與節(jié)能原理概述

1.1 變頻原理

功率單元串聯(lián)疊加是高壓變頻器所采用的串聯(lián)方式，其主電路開關(guān)的主要組成部分是功率極大的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。它采用空間矢量多重化脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，每一相由若干個單元串聯(lián)而成，其中任何一個功率單元所輸出的電壓波形和串聯(lián)后所輸出的相電壓波形均可獲得幾十個各不相同的電壓等級。一旦電壓的等級增多，各等級的電壓就會相應(yīng)減少,對電機(jī)絕緣機(jī)所造成的破壞也會相應(yīng)減少，同時輸出電壓的諧波數(shù)量也會隨之減少?？梢哉f增加電壓等級的數(shù)量，顯著提高了變頻器輸出能力，使輸出波形接近正弦波，確保電網(wǎng)清潔、零污染。因此，串聯(lián)疊加方式的變頻器不會對處于同一電網(wǎng)的燈具、電腦等電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾，減少了人們對共振、諧波的分析工作，同時也節(jié)省了諧波裝置相關(guān)費(fèi)用。

1.2 節(jié)能原理

汽機(jī)凝結(jié)水泵電機(jī)經(jīng)變頻改造后，其輸出量在滿足工藝要求的同時，還能節(jié)省大量電能，具體節(jié)省比例見以下推算過程。根據(jù)風(fēng)機(jī)類負(fù)載和汽機(jī)凝結(jié)水泵電機(jī)的工作特點可知：

汽機(jī)凝結(jié)水泵機(jī)的流量與其轉(zhuǎn)動速度成正比例關(guān)系：

Q2/Q1=N2/N1，

同時，汽機(jī)凝結(jié)水泵機(jī)的電機(jī)軸功率與轉(zhuǎn)動速度的立方值也成正比例關(guān)系：

P2/P1=(N2/N1)3，

根據(jù)變頻器工作原理可知其轉(zhuǎn)動速度與轉(zhuǎn)動頻率也是正比例關(guān)系：

N2/N1= f2/f1，

式(1)至式(3)中，Q為流量，m3/h;N為轉(zhuǎn)速，r/s;P為軸功率， W;f為頻率，Hz。假如f下降20%(50 Hz下降到40 Hz)，結(jié)合以上比例關(guān)系推算如下：

Q2=N2/N1×Q1，

因為：N2/N1=f2/f1，故：

Q2=f2/f1×Q1;

在f下降20%的情況下，

Q2=Q1×80%，

P2=(N2/N1)3×P1，

在f下降20%的情況下，

P2=(80%)3×P1=P1×51.2%，

由此可見，頻率下降20%時，軸功率占原料的51.2%，從而節(jié)約48.8%。該推算顯示的是理想狀態(tài)的節(jié)電率，在實際工作過程中，由于運(yùn)行狀況各不相同，產(chǎn)生的效果不可避免地會和以上計算結(jié)果有一定差異，但從計算結(jié)果來看，效果非常明顯，變頻改造的必要性不言而喻。

2 變頻改造的顯著優(yōu)勢

2.1 **可靠性分析

**性是工程的靈魂，必須予以高度重視。因此，高壓變頻器的**分析也就非常必要。通過軟啟動技術(shù)，有效防止了因工頻啟動而產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊轉(zhuǎn)矩和電流，在增加電動機(jī)、負(fù)載的使用年限的同時，大大減少了對電網(wǎng)的沖擊力，確保機(jī)組正常運(yùn)行。高壓變頻器擁有完整的保護(hù)體系，在發(fā)生欠壓、短路、變頻器發(fā)生過壓、過熱、過流等情況時，其系統(tǒng)可進(jìn)行自動檢測，并根據(jù)檢查結(jié)果給予及時的智能提示、保護(hù)、報警，從而保證設(shè)備正常**運(yùn)行。

2.2 高壓變頻器優(yōu)勢

在交流高壓電機(jī)直接啟動的短暫過程中，往往會產(chǎn)生極為強(qiáng)烈的電流和轉(zhuǎn)矩沖擊力，導(dǎo)致以下3個**后果：

a) 由于阻尼繞組和轉(zhuǎn)子籠型繞組在這一過程中承受極高機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，從而致使籠條破損的發(fā)生;