吳小洪，趙  偉

“八五”、“九五”期間，國家電力事業(yè)得到了迅猛發(fā)展。隨著(zhù)裝機容量成倍增加，節能降耗、提高效益迫在眉睫，降低廠(chǎng)用電量是節能降耗一個(gè)重要技術(shù)措施。隨著(zhù)變頻調速技術(shù)的完善與成熟，以其節能效果明顯、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、啟動(dòng)電流小、功率因數及效率較高、調速特性?xún)?yōu)良、保護功能完善、容易實(shí)現自動(dòng)調節控制等優(yōu)良特性，成為當今電氣拖動(dòng)系統的佼佼者。
1  變頻調速方案介紹
    由于電機電壓、變頻器輸入電壓等級不同，變頻調速有四種方式，即：高-高、高-低-高、高-低、低-低四類(lèi)。
(1)  低壓（380V）電動(dòng)機變頻改造
    方案一：低-低方式，輸入380V、輸出0～380V。
    方案二：高-低方式，降壓變壓器與低壓變頻器組合，輸入6kV，輸出0～380V。
    方案三：高-低方式，降壓變壓器與低壓變頻器組合，輸入6kV，輸出為0～690V，需要更換整套電動(dòng)機系統。表1為三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較。

表1

(2)  高壓（6kV）電動(dòng)機改造
    方案一：高-高方式，輸入6kV，輸出0～6kV，電動(dòng)機及負載不變。
    方案二：采用高-低方式，輸入6kV，輸出為0～690V或0～380V。
方案三：采用高-低-高方式，輸入6kV降變?yōu)?80V，經(jīng)低壓變頻器變頻再升壓輸出0～6kV。表2為三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較。

表2

2  接線(xiàn)方式（一次接線(xiàn)）介紹
    變頻調速電源系統---電氣主電路的接線(xiàn)形式可分為：① “一拖一”方式，指一臺變頻器拖動(dòng)一臺電動(dòng)機。② “一拖二”方式，指一臺變頻器任意拖動(dòng)兩臺電動(dòng)機中的一臺。③ “一拖N”方式，指一臺變頻器任意拖動(dòng)多臺電動(dòng)機的一臺。
    以三臺灰渣泵變頻調速系統為例，對上述三種拖動(dòng)方式的投資回收期進(jìn)行比較。假設用一臺變頻器進(jìn)行改造，則不同方案的投資回收期比較情況如表3所示，可以看出，“一拖N”與“一拖一”方式比較，隨著(zhù)N（≥2）的增加，前者優(yōu)點(diǎn)是投資回收期大大縮短，經(jīng)濟效應更明顯，但缺點(diǎn)是一次接線(xiàn)、控制系統及運行操作相對復雜。

表3

3  電廠(chǎng)部分輔機運行狀況簡(jiǎn)介
    ① 供油泵：一般兩臺機組公用，配有三臺供油泵。其運行方式：機組運行時(shí)，一臺供油泵保持運行、兩臺備用。但規程要求一臺泵長(cháng)期運行，以維持燃油的正常循環(huán)。這種運行方式缺點(diǎn)是：浪費能源；燃油長(cháng)期高速流動(dòng)、儲油罐溫度偏高，造成嚴重的安全隱患；供油管路長(cháng)期呈高壓狀態(tài)，管道閥門(mén)、活結等管件容易滲漏，增加了設備維護工作量。② 橋式起重機：用于堆煤場(chǎng)，將煤從煤場(chǎng)抓放到運煤皮帶或從輪船抓放到運煤皮帶上。其電氣傳動(dòng)系統的電機一般為交流繞線(xiàn)轉子異步電動(dòng)機。由于工作環(huán)境差，粉塵和有害氣體對電動(dòng)機的集電環(huán)、電刷及接觸器腐蝕較大；轉子串電阻調速啟動(dòng)、機械特性軟，調速不理想，并且能耗大，效率低。③ 發(fā)電廠(chǎng)列車(chē)卸煤重牛變頻調速系統：重牛傳動(dòng)系統是兩臺繞線(xiàn)電機共同驅動(dòng)一臺絞車(chē)，牽引牽車(chē)機構將車(chē)皮拖到規定的停車(chē)位，以便送入翻車(chē)機內卸煤。由于該系統速度無(wú)法調節、起停時(shí)間無(wú)法控制，導致在接、牽車(chē)過(guò)程中起停過(guò)猛，對設備沖擊較大，無(wú)法準確停車(chē)，系統工作效率低，無(wú)法投入自動(dòng)運行。④ 給煤機：由于煤種和磨煤機工況隨時(shí)改變，給煤量也是改變的。原給煤機存在：調速不穩定、下煤不均勻。這樣造成磨煤機存煤量變化頻繁，造成磨煤機入口負壓、出口溫度大幅度波動(dòng)；跑粉、堵煤嚴重。⑤ 給水泵：傳統的鍋爐水位控制系統，給水泵是連續恒定運行的；其流量的控制是通過(guò)調節閥或回流支路實(shí)現的。存在浪費能源、給水泵振動(dòng)磨損大、泵壽命短等缺陷。此外，凝結水泵、低加疏水泵、生活水泵：類(lèi)似給水泵。還有送風(fēng)機、吸風(fēng)機、暖網(wǎng)熱水泵、灰漿（渣）泵、循環(huán)水泵、運煤系統轉運站電機、給粉機、磨煤機等不再贅述。
4  電動(dòng)機變頻改造的方案
變頻技術(shù)改造或新建，需從實(shí)際出發(fā)，全面考慮，綜合比較，并在堅持安全第一、節能降耗、投資回收期短、系統改動(dòng)小、空間適宜五項原則的前提下對電廠(chǎng)部分動(dòng)力變頻改造提出具體方案。目前，這些方案已經(jīng)運用于實(shí)際中，效果不錯。
(1)  吸、送風(fēng)機
①  一次接線(xiàn)：采用“一拖一”高-高變頻器、不帶工頻旁路方案。
②  控制原理：采集爐膛負壓、氧量等，進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現風(fēng)機轉速自動(dòng)調節，并參與鍋爐大聯(lián)鎖。
(2)  循環(huán)水泵
①  一次接線(xiàn)：采用“一拖二”高-高變頻器、帶工頻旁路方案。
②  控制原理：采集汽輪機調節級壓力、大氣壓力、真空以及泵出、入口水溫度；進(jìn)行模糊協(xié)調控制，實(shí)現泵轉速自動(dòng)調節。
(3)  取煤橋式起重機
變頻器直流制動(dòng)功能實(shí)現大慣量交流拖動(dòng)系統，利用控制器，進(jìn)行正反方向的六種速度-恒速控制。
(4)  發(fā)電廠(chǎng)列車(chē)卸煤重牛
①  一次接線(xiàn)：“一拖一”不帶工頻方案。
②  控制原理：兩臺變頻器分別控制兩臺電機，通過(guò)設定不同的加減速時(shí)間，實(shí)現軟啟動(dòng)、軟停車(chē)；根據工作階段，設定相應檔位速度及方向，使牽車(chē)始終處于高效率且平穩的運行中。
(5)  灰漿泵
選用6kV高-高變頻器。采用的是“一拖三”方案。
控制原理：采集渣泵前池的液位、密封水壓力進(jìn)行水位閉環(huán)調節控制。
5  結語(yǔ)
(1)  電動(dòng)機變頻改造是發(fā)電企業(yè)節能降耗的有效途徑之一。據統計，若部分適合改造的輔助機按照合理方案全部進(jìn)行變頻改造，125MW×2機組和300MW×2機組年節約電費為400萬(wàn)元和1000萬(wàn)元（0.3元/kWh）。
(2)  “一拖N”方案是最近一個(gè)時(shí)期變頻器改造的有效合理方案。根據不同的系統結構，可以演化出更多的合理方案，如：“M拖N”等。
(3)  變頻調速系統有其特殊性，需要綜合考慮怎樣防止電磁干擾、防止電機的溫升，以及減小高次諧波的寄生電容，減小變頻器的強電磁感應和靜電偶合等問(wèn)題。
(4)  變頻調速是電氣傳動(dòng)系統工程，而變頻器僅僅是其中的一部分。變頻器容量的選擇、電氣保護回路和控制回路的設計關(guān)系到變頻調速系統應用的可靠、安全以及經(jīng)濟性。