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发电厂辅机电动机变频调速节能方案探讨

发电厂辅机电动机变频调速节能方案探讨 2011年12月09日 来源： Exploration of the Energy Saving Plan for the High Powe Motor VariableFrequency Adjusting Speed in the Power Plant Abstract: This paper out the giant latant of variable frequency energy saving from the urgency of the high power motor’s energy saving in the power plant. Accroding to the economical principle. It puts forward several plans and analyzes the advantages, disadvantages and the application scope. It also talks of some views about the economical and rational voltage level of motor and power supply. Key words: Varialole frequency adjusting speed. Brushless doubly-fed machines(BDFM). Perfect harmonieless invertar, Cell series multi-level pwm(CSML). Meutral point clamped(NPC). 1 火力发电厂高压辅机电动机节能降耗的迫切性及调速节能的巨大潜力 泵与风机在国民经济各部门的数量众多，分布面极广，耗电量巨大。据有关部门的统计，泵与风机的耗电量约占全国电力消耗总量的40%左右。目前，泵与风机运行中还有很大的节能潜力，其潜力控掘的主要方向是提高泵与风机的运行效率。据估计，提高泵系统和风机系统运行效率的节能潜力达300~500亿KW·h，相当于5~10个装机容量为1000MW级的大型火力发电厂的发电总量。 在火力发电厂中，泵与风机也是最主要的耗电设备。据统计，截止到1994年底，全国火力发电厂下述八种泵与风机：送风机、引风机、一次风机、排粉风机、锅炉给水泵、循环水泵、凝结水泵、灰浆泵配套电动机的总容量为15000MW，年总用电量为520亿KW·h，占全国火力发电量的5. 8%。 辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。随着电力行业改革的不断深化，厂网分家，竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电成本提高电价竞争力，已成为各火力发电厂努力追求的经济目标，要求越来越迫切。由电力拖动原理可知，风机和水泵类负载属平方转矩负载：即电动机轴上的转矩与其转速的平方成正比（即T1/T2=K·（n1/n2）2。按照流体机械的相似规律，当风机的静压等于零或水泵的静扬程等于零时，风机与水泵的流量与转速成正比，其出口压强与转速的平方成正比，而电动机轴功率则与转速的立方成正比： ； ； 。 如果流量下降到额定流量的80%的话，电动机轴功率将下降到额定值的51.2%；如果流量下降到额定流量的60%的话，那么轴功率将下降到额定值的21.6%。当然，实际上还要考虑到调速装置本身的损耗等因素，即使如此其节电效果也是十分可观的。可见，风机、水泵采用调速驱动是一种非常有效的节能方式，因为大多数风机和水泵都需要根据发电机组负荷的变化调节流量，对于调峰机组则尤其如此。为这类机组配套的各类风机、水泵均应采用调速驱动，以获得最佳节能效果。经试验证明，对于风机和水泵类负载，采用转速调节可以节电20%~50%。 国外火电厂的风机和水泵已纷纷增设调速装置，而目前我国火力发电厂中除少量采用汽动给水泵，液力耦合器和双速电机外，其他各种风机和水泵基本上都采用定速驱动。这种定速驱动的泵，由于采用出口阀，风机则采用入口调节门调节流量，都存在节流损失，而且在变负荷时风机和水泵的运行偏离高效点，使运行效率降低。调查表明，我国50MW以上机组锅炉风机运行效率低于70%的占一半以上，低于50%的占20%。由于目前普遍的机组负荷偏低，则风机的效率就更低，甚至不到30%，白白地浪费掉大量的电能，已经到了非改不可的地步。 同时，采用变速调节，还可有效地减轻叶轮的磨损，延长使用寿命，降低噪音，并能大大改善起动性能。另外工程上对风机水泵自动控制性能的改进的需要也是十分迫切的，例如锅炉风机的自动控制，可以大幅度的改善炉内燃烧工况，从而节煤、节水，节省这些物料的运送，处理能量等。工艺条件的改善能够创造巨大的经济效益，不是简单地局限在节能的范围，人们会很快认识到这一点的。 目前，阻碍变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要难题有两个：一是我国火力发电厂中大功率电动机供电电压高（3~10KV），而变频器开关器件的耐压水平较低，造成电压匹配上的难题；二是高压大功率变频调速技术含量高、难度大、成本也高，但一般风机水泵等节能改造都要求低投入高回报，从而造成经济效益上的难题。这两个世界性难题阻碍了高压大容量变频调速技

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