朱明皓

（內(nèi)蒙古國(guó)華呼倫貝爾發(fā)電有限公司內(nèi)蒙古呼倫貝爾市　021025）

變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的有效運(yùn)用

朱明皓

（內(nèi)蒙古國(guó)華呼倫貝爾發(fā)電有限公司內(nèi)蒙古呼倫貝爾市021025）

本文在介紹火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，探討變頻器在其中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)、要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化直接空冷系統(tǒng)作用的目標(biāo)。

變頻器；火力發(fā)電廠；直接空冷系統(tǒng)；運(yùn)用

我國(guó)電能絕大部分屬于火電，火力發(fā)電廠數(shù)量十分多，在當(dāng)前火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)組功率越來(lái)越多，循環(huán)水為介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足其需求，直接空冷系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越加廣泛，具有占地面積小、投資少、煤耗低等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的直接空冷系統(tǒng)調(diào)整方式難以使其處于最優(yōu)狀態(tài)，應(yīng)用變頻器來(lái)優(yōu)化直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行，有著重要現(xiàn)實(shí)意義。

1　火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)概述

空冷技術(shù)是通過(guò)采取翅片管式空冷散熱器，利用環(huán)境中空氣來(lái)對(duì)汽輪機(jī)排氣進(jìn)行冷凝的一種技術(shù)，以空冷技術(shù)為核心的冷卻系統(tǒng)就是空冷系統(tǒng)，主要有直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)兩種。

直接空冷系統(tǒng)主要包括凝結(jié)水裝置、真空疏水裝置、排氣/抽氣裝置以及空冷凝器等，由于其建筑規(guī)模較為龐大，高度一般在30～40m左右，又被稱為空冷島。直接空冷系統(tǒng)的工作原理是：在軸流冷卻風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，空氣從翅片管束外側(cè)流過(guò)進(jìn)入到汽輪排氣管內(nèi)，然后空氣會(huì)與飽和蒸汽間發(fā)生換熱，飽和蒸汽溫度降低后凝結(jié)成飽和水，完成冷卻過(guò)程[1]。

2　變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

2.1優(yōu)勢(shì)

在傳統(tǒng)直接空冷系統(tǒng)中，軸流冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)整風(fēng)門(mén)、擋板來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)系統(tǒng)的需求，來(lái)使擋板與風(fēng)口間呈相應(yīng)的角度，控制進(jìn)風(fēng)量大小。在此種調(diào)節(jié)方式中，存在的問(wèn)題是：無(wú)論風(fēng)量進(jìn)入的多少，冷卻風(fēng)機(jī)始終是全速運(yùn)轉(zhuǎn)的，其控制靈活性不足，且會(huì)造成能源浪費(fèi)、加劇風(fēng)機(jī)損耗。

在直接冷空系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求，來(lái)靈活調(diào)整冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，比如在風(fēng)量需求大時(shí)，可以通過(guò)變頻器調(diào)整使風(fēng)機(jī)滿載運(yùn)行；風(fēng)量需求小時(shí)，調(diào)整變頻器來(lái)降低風(fēng)機(jī)功率。如此以來(lái)，就可以解決傳統(tǒng)控制方式中的能源浪費(fèi)、運(yùn)行成本高的問(wèn)題；同時(shí)，由于變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)的調(diào)整是一種軟啟動(dòng)，可以降減少風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程出現(xiàn)的磨損，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命。

2.2應(yīng)用要點(diǎn)

在直接空冷系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器，是通過(guò)對(duì)主機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻控制柜工況參數(shù)的調(diào)整，從而完成軸流冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、停止以及轉(zhuǎn)速的控制，保持汽輪機(jī)排氣壓力的穩(wěn)定。在變頻器應(yīng)用過(guò)程中，其要點(diǎn)有以下幾方面：

（1）在變頻器選擇上，無(wú)論是變轉(zhuǎn)矩或恒轉(zhuǎn)矩類變頻器，其控制能力都需要達(dá)到軸流冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行調(diào)整的要求，過(guò)載力矩需要高于一般風(fēng)機(jī)，確保變頻器可以控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)，要提高變頻器的頻率輸出范圍，達(dá)到軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的范圍。

（2）在變頻器電壓要擴(kuò)寬其電壓波動(dòng)范圍，保證在電網(wǎng)電壓低落之后，系統(tǒng)輸出依然保持穩(wěn)定，確保軸流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行的正常，預(yù)防電網(wǎng)電壓瞬時(shí)跌落、低壓運(yùn)行出現(xiàn)的電機(jī)停機(jī)或運(yùn)行失穩(wěn)等問(wèn)題。

（3）在變頻器電流方面，需要盡量使其輸出電流與正弦波相接近，降低變頻器產(chǎn)生的諧波電流，以防大量變頻器使用過(guò)程中干擾電網(wǎng)，危害電氣設(shè)備運(yùn)行的安全。一般來(lái)說(shuō)，變頻其輸出電流失真要在3%以內(nèi)，輸出波形不會(huì)造成電動(dòng)機(jī)諧振，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在0.1%以內(nèi)[2]。

（4）在變頻器保護(hù)方面，需要設(shè)有相應(yīng)的保護(hù)裝置，比如功率過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱熔斷保護(hù)、輸入輸出缺相保護(hù)以及母線過(guò)壓保護(hù)等，有效保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，減少變頻器損耗，延長(zhǎng)其使用壽命。

（5）在電動(dòng)機(jī)保護(hù)方面，變頻器需要為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓、接地等保護(hù)，同時(shí)，連接電動(dòng)機(jī)PTC熱敏元件，進(jìn)行連鎖保護(hù)，避免電動(dòng)機(jī)在不安全狀態(tài)下運(yùn)行，保障風(fēng)機(jī)電機(jī)的安全，提高直接冷空系統(tǒng)效率。

（6）在控制方式方面，為提高風(fēng)機(jī)類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)用水平，變頻器的控制方式要具有多樣性，符合V/F平方曲線特性，在需要快速重啟時(shí)，可以進(jìn)行飛車啟動(dòng)，減少啟動(dòng)周期；在負(fù)載較輕時(shí)，通過(guò)磁通優(yōu)化控制，對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低功率消耗，提高系統(tǒng)效率。

（7）在控制性能方面，根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，變頻器可以自動(dòng)調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率，按照電動(dòng)機(jī)噪聲、溫升變化的要求，變頻器能夠持續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，適應(yīng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；同時(shí)，變頻器還應(yīng)當(dāng)能夠主動(dòng)排風(fēng)，在-15～50℃范圍內(nèi)，變頻器運(yùn)行不會(huì)發(fā)生降容問(wèn)題。

2.3注意事項(xiàng)

在變頻器應(yīng)用過(guò)程中，即使對(duì)其輸出電流加以限制，降低每臺(tái)變頻器的諧波電流，但在多臺(tái)變頻器的的相互疊加作用下，依然會(huì)產(chǎn)生較大的諧波電流，造成導(dǎo)體電阻增大，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，增加設(shè)備附加損耗，同時(shí)也會(huì)影響軸流風(fēng)機(jī)工作效率。對(duì)此，為降低諧波危害，可以在系統(tǒng)中安裝濾波裝置，濾除諧波，來(lái)消除變頻器諧波電流對(duì)系統(tǒng)的干擾，保證系統(tǒng)電流、電壓的穩(wěn)定。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器，可以提高空冷系統(tǒng)工作效率、減少能源浪費(fèi)，起到節(jié)能、減低成本等作用，對(duì)火力發(fā)電廠綜合效益的提升有重要作用。因此，了解變頻器在直接空冷系統(tǒng)中應(yīng)用的要點(diǎn)，提高變頻器應(yīng)用水平，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠需要重視的工作。

[1]劉斌.變頻器在火力發(fā)電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，02：147.

[2]郭亮亮.變頻裝置在電廠直接空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009，12：226～228.

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2015-11-15