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变频调速技术在电厂锅炉运行中的应用发布时间：2021-11-12T07:15:53.171Z 来源：《当代电力文化》2021年6月17期作者：赵旭升[导读] 变频调速技术与以往的交流调速方式相比,其交流变频器技术及装置在频率范围、低频转矩、工作效益、功率因数、转差补偿、动态响应等方面具有较大优势，因此,常用在火电厂工程中赵旭升通辽发电总厂有限责任公司内蒙古通辽市 028000摘要：变频调速技术与以往的交流调速方式相比,其交流变频器技术及装置在频率范围、低频转矩、工作效益、功率因数、转差补偿、动态响应等方面具有较大优势，因此,常用在火电厂工程中。
另外，在电厂锅炉燃烧系列中应用变频调速系统能产生理想的节能效果,同时可避免在启动电机时因大电磁力和大电流引起的锅炉辅机故障。
关键词：变频调速技术；电厂锅炉；应用随着社会的快速发展,我国的各个领域都通过与科技手段的结合,实现了现代化的改革。
在启动电动机时,产生的过大电磁力和大电流往往会引起传统锅炉辅机出现故障。
若将原来的锅炉系统辅机手动操作,转变为采用变频调速技术来调节阀门和风门的开度,控制风速与风量,不仅能大幅降低电能消耗,又能消除上述锅炉辅机缺陷。
基于此，本文详细探讨了变频调速技术在电厂锅炉运行中的应用。
一、变频调速基本原理变频调速器也称变频器，它采用大功率晶体管GTR作为功率元件，以单片机为核心进行控制，采用SPWM正弦脉宽调制方式，是电力电子与计算机摔制相结合的机电一体化产品。
其优点较多，如操作简便、精确可调、数字显示、在线无级调速等，但其主要优点在于节能。
由电工学可知，电机的转速与输入频率有如下关系：n=60f(1-s)/p式中：f为电源频率：s为滑差率；p为极对数；n为电机转速。
感应式交流电机(简称电机)的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。
由电机的工作原理决定电机檄数是固定不变的。
由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数，例如极数为2、4、6)，所以一般不适合通过改变极数来调整电机速度。
高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用摘要：火电发电依然是我国发电的主要方式，社会生产、生活所需的大部分电能都是火电厂提供的。
然而火力发电厂是一个高耗能、高排放的产业。
将高压变频器应用在火力发电厂，通过高压变频器对凝结泵电机进行变频控制，可以调节机组的负荷，减少了阀门空口变压造成的电压损失和控制阀门的磨损，降低了发电机组的耗能，提高了火力发电厂的工作效率。
本文概述了高压变频器的工作原理，并结合具体的例子进行说明。
关键词：高压变频器；火力发电厂；300MW机组；节能引言：高压变频器可以提高电动设备运行效率，降低耗能，从而达到节能减排的目的。
因此高压变频器广泛应用在中、小型火力发电厂风机、水泵、煤机等领域的生产，极大了提高了生产效率。
本文主要分析了高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用。
一、高压变频器节能的原理变频器通过改变电源频率（f）的方式来改变电动机的转速，异步感应电机设计好以后，转速（n）和频率（f）的关系也确定下来，转速和频率之间的关系为线性关系，调速范围在0—100%。
随着电力事业的发展，高电压大功率半导体器件大量出现，为了适应高电压功率器件，出现了高压变频器，将其应用在发电机大型辅机设备中可以调节运转速度，避免了辅机设备阀门、挡板节流的功率损失，从而提高发电厂的经济效益。
在发电厂内，风量和转速的一次方、二次方成正比，风机的功率是风量和风压的乘积。
N表示转速，P表示功率，脚标0表示额定工况参数。
如果发电厂的流量由额定值Q0降到Q时，与额定功率P0，转速调节的电机功率计算公式为：N=（）³N0。
如果流量从100%下降到70%，那么转速也下降到70%，电机的耗能下降到34.3%，节约电能65.7%，节能效果非常明显。
二、一次风机变频改造方案（一）火力发电厂300MW运行现状某火力发电厂一共有投产的装机容量为2×，5#、7#机组装机容量为300MW，锅炉配有两台静叶可调轴流式引风机。
变频调速器在锅炉引风机控制系统中的应用112 不详1 引言 对风机采用变频调速达到对风量的调节比通常采用调节风门挡板控制风量的方法有显著的节电效果。
表达风机基本特性的参数是风量 Q 、风压 H 、功率 P 和效率 h 。
风机总功率P t = Qh t / 102 (1)式中 P t ——总功率， kWQ ——风量， m 3 /sH t ——全风压， H t = H s +Hd , kg · m / m 3H s ——静压H d ——动压全压效率h t = Qh t /102P t (2) 当风机的转速从 n 1 变为 n 2 时， Q 、 H 、 P 大致变化关系为Q 2 = Q 1 (n 2 / n 1 ) H 2 = H 1 (n 2 / n 1 ) 2(3) P 2 = P 1 (n 2 / n 1 ) 3由式 (3) 可知，风机功率同风机转速的立方成正比，所以当风机的转速变化时，风机的功率会有较大的变化。
工业锅炉燃烧的稳定性和可靠性是实现锅炉安全经济运行的关键，锅炉炉膛的负压是一个重要的控制参数。
传统的炉膛负压控制方式是当电机以恒速运行时通过一次仪表检测炉膛的负压，再同负压给定值比较，经 PI 运算后，由电动或气动执行器控制风机引风挡板开口度，即改变风阻调节引风量达到调整燃烧的效果。
在实际应用中，引风挡板的开口度一般在 70% ~ 80% ，相当一部分电能消耗在引风挡板的阻力降上，造成电能的浪费。
另外挡板的机械联接结构在挡板的调节过程中存在滞后，线性度差，调节性能不太好。
在负压闭环控制中，若负压过大，还会造成炉内燃料的浪费，负压过小，又会影响燃料的充分燃烧，进而影响到锅炉蒸汽的质量。
但其优点是控制方法简单，设备量小，可靠性高，维修方便。
采用变频调速技术，将原有的风门挡板开至最大，应用负压闭环控制，通过调节风机电机的转速即直接调节风量来实现锅炉负压自动调节控制，能够更好地满足生产要求，又达到了节电和节省燃料的目的。
高压变频调速在火力发电厂中的应用摘要：环境问题是当前发展中必须重视的问题。
我国电力行业中，火电厂仍然占据主要地位，是我国主要的发电形式。
但火电设备运行会带来大量能耗，而高压变频调速可以有效降低能耗，符合当前发展要求。
文章介绍火电厂对高压变频器的配置要求，分析火电厂高压变频器运行问题，以供参考。
关键词：高压变频器；火电厂；应用引言随着资源紧缺、环境恶化加剧，我国对各个生产行业提出了节能减排的要求，火电厂不断引入新技术和新设备，加大了设备运行和管理的难度，而且增大了设备的用电消耗，所以在火电厂中大量的风机及水泵等设备采用高压变频器，对风机起到减阻降耗以及对水泵起到衡功减荷的作用。
但是高压变频器运行也容易出现各种问题而影响其运行的稳定性，需要采取相应的措施进行故障排除。
1火电厂对高压变频器的要求1.1对容量富裕度的要求火电厂选择高压变频器，首先要选择和确定的配置参数就是容量，尤其是额定电流的大小。
高压变频器在运行中与电机进行传递的是脉冲电流，由于脉冲电流的大小通常要比供电电流要大，且在选择变频器时还需要留有一定的富裕空间，所以通常需要按照其工作时的最大电流作为选择依据。
1.2对系统设备的要求火电厂运行中对高压变频器设备的要求主要是对其进行过程检测以及保养和维修。
一是在高压变频长时间的运行过程中，为了确保其运行的稳定性和可靠性，需要加强对其进行巡视检查，根据不同应用环境和功能作用的不同变频器，针对其不同特点进行重点检查，主要包括变频器的异常振动、声响、气味、噪音等运行情况，确保其正常运行。
二是由于高压变频器通常长时间处于较为恶劣的运行环境中，且处于高负荷的运行状态，加之变频器通常具有较大的体积和较为复杂的结构，其发生故障所造成的损失也通常较大，所以需要定期对其进行检修和保养，对重要部件进行彻底清洁以及对重要回路进行彻底检查。
1.3对温度和湿度的监测要求火电厂中的高压变频器对其运行环境温湿度有着较高要求，其直接影响着高压变频器运行效率以及实际使用寿命。
变频调速装置在火电厂中的应用随着现代工业技术的发展，越来越多的设备和系统开始采用变频技术。
其中，变频调速装置是一项重要的技术，可以实现对电动机的控制和调速，被广泛应用于工业生产中的许多领域，而在火电厂中，变频调速装置的应用也日益普及。
一、火电厂变频调速装置的原理和作用火电厂的主要设备包括汽轮发电机、锅炉、给水、循环水、鼓风机、燃煤机、风机、水泵等各种旋转设备。
在传统的控制方式中，这些设备的控制采用的是开关控制，使得设备在运转过程中只有高速和低速两个状态，不能按照实际需要进行逐步的控制。
而采用变频调速技术，可以使这些设备根据实际需求进行精准的控制，从而达到提高效率、节能降耗、提升质量等目的。
变频调速装置的原理是将电源的变频器输出交流电源转换为与电动机相适应的供电频率，实现对电动机的精确控制。
比如在火电厂中，锅炉给水泵需要按照水位的高低控制水流量，而控制水流量就需要精确地控制泵的转速，这个时候采用变频调速装置就非常适合，可以根据水位的高低对泵的转速进行精准的调整，满足给水要求。
二、火电厂变频调速装置的应用1、锅炉给水系统在火电厂中，锅炉给水系统是一个非常重要的系统，它关系到火电厂的正常运行和发电效率。
在给水系统中，采用变频调速装置可以减少水泵电机的启停次数，降低水泵的运行负荷，从而可以降低设备的维护成本，提高设备的使用寿命。
2、循环水系统火电厂的循环水系统也是一个非常重要的系统。
在循环水系统中，采用变频调速技术可以调节水泵的转速，使得水泵的出水温度和水流量达到最佳状态，从而保证系统的正常运行。
3、鼓风机系统火电厂的燃煤机需要用到鼓风机系统，才能保证燃烧室中的空气充足，从而保证燃烧效率。
而在鼓风机系统中，变频调速装置的应用可以根据煤炭的燃烧状况调节鼓风机的出风量和压力，提高鼓风机的运行效率。
4、燃煤输送系统在火电厂中，燃煤输送系统也需要采用变频调速技术，调节煤炭输送的速度和流量，保证煤炭的稳定输送，从而保证燃煤机的正常运行。
变频调速技术在电厂锅炉运行中的应用【摘要】变频调速技术与以往的交流调速方式相比，其交流变频器技术及装置在频率范围、低频转矩、工作效益、功率因数、转差补偿、动态响应等方面都具有较大的优势。
因此，常常用在火力发电厂工程中。
文章主要阐述了机组锅炉辅机在未采用变频调速前的运行情况和重点分析了电厂锅炉运行中应用变频调速技术。
【关键词】变频调速；变频器；锅炉；技术1 前言调速变频在电厂锅炉应用中，当启动电动机时，产生的过大电磁力和大电流常会会引起传统锅炉辅机发生故障。
假如将原来的锅炉系统辅机的手动操作，换做采用变频调速技术来调节阀门和风门的开度的话，来控制风速与风量,这样不但可以大幅度地降低电能消耗，还可以消除上述锅炉辅机的缺陷。
下面以某个电厂300MW上汽和上锅机组为例，探讨一下变频调速技术在电厂锅炉运行中的应用情况。
2 机组辅机在没有采用变频调速下的运行状况通常情况下，电厂机组在没有采用变频调速前，是由定速电动机带动锅炉一次风机、送风机运行，其风量的调节是通过人工调节挡板来实现的。
其在运行中，常会出现以下5个方面的问题。
①当锅炉一次风机、送风机电机启动时，其启动电流一般是额定电流的6-8倍，这样电机的使用寿命就会受到启动机械转矩的影响。
②风道压流由于受到挡板调节的作用而造成严重损坏。
③一般情况下，由于一次风机和送风机的挡板执行机构出现的故障很多，这样大力矩电动执行器，就不能很好的适应长期频繁的调节作用。
④若风速过大，就会对挡板造成很大的冲击而造成不必要的损失。
⑤当运行人员在进行手动操作挡板时，是有一定困难的，而且速度也很慢，这样就会引起一次风机的出力大幅度波动；假如采用自动操作模式，就很难达到最佳调节品质。
3 变频调速技术的应用变频调速技术在电厂锅炉中得到了很好的应用。
以某电厂300MW上汽锅炉机组的运行情况为例，将变频电控柜安装在锅炉一次风机、送风机上，然后对锅炉的一次风机风量、送风机风量进行变频调节。
y高压变频调速在火电厂锅炉引风系统中的应用大庆油田热电厂 李春雷 翟宝占 黄辉福 王志新 李齐生摘 要 介绍利用TOSVERT-MV系列变频器对火电厂锅炉引风系统进行改造,对电力电子技术、异步电机变频的控制方式和TOSVERT-MV系列变频器的工作原理及特点等进行了介绍,对改造后的系统特点、经济效益进行分析,指出改造后降低了煤耗、节省了电能,并可在火电厂其它平方转矩负载上的推广应用。
关键词 锅炉引风系统 电力电子技术 变频器 经济效益中图分类号:TK223.26 文献标识码:B 文章编号:1009 3230(2003)03 0024 020 前言在火力发电机组中,风机是配套的主要辅机之一,一般包括送风机、引风机及一次风机。
据资料介绍火电机组配套风机的耗电约占发电机组发电量的1.5%~3%,对于大型火电机组,配套风机所耗电能十分巨大。
目前,我国火力发电机组的大型配套风机主要是由6KV鼠笼电机直接驱动的。
电厂风机目前主要采用进、出口风门挡板,进口轴向导流器,进口静叶调节器等方法进行风门的调节以控制流量,其缺点是节流损失大,增加风机消耗的功率,系统振动大、噪声大、对环境造成恶劣的影响,同时调节阀门有时处于很高的压力下工作,容易磨损和损坏。
另外由于定速风机启动转矩大配置的电动机容量比风机的额定容量大很多,在低负荷区,电动机工作效率很低,能源浪费严重。
对于调峰机组,情况更为突出。
调节挡板控制风量造成管网内气流紊乱和风量调节不准确,导致管网振动发生和炉膛燃烧不稳。
统计结果表明约有10%的电动机缺陷是由启动时的大电流及对绕组的过大电磁力直接引起的,定子绕组接头开焊、鼠笼断条等缺陷也都与直接启动有关。
由于以上原因,多年来,人们一直在探求电动机的调速问题。
风机转速是通过驱动装置调节的,长期以来,对于需要调速的驱动机械,直流调速一直占主导地位,如晶闸管直流电机调速系统。
但是由于直流电机本身结构上存在有机械整流器和电刷,给直流调速驱动系统带来了下面三个主要缺点:(1)维护困难;(2)设置环境受到限制,易燃易爆以及环境恶劣的地方不能适用;(3)在结构上,制造大容量、高转速及高电压的直流电机比较困难。
所以也经常采用交流滑差离合器电机,交流电机的调压、变极、串电阻调速以及加装液力偶合器等交流电机调速方法。
但这些交流电机调速方法在精度、效率、变比、平滑等方面都不够理想。
所以,从电机结构和特性上看,采用改变电源频率进行调速是最理想的调速方法。
1 现代电力电子技术在高压交流电力拖动领域的应用我们以TOSVE RT-MV系列高压变频器为例,介绍电力电子技术在电力拖动领域的应用。
TOSVERT-MV系列变频器是以为电源提供优质使用环境,为电动机提供优质动力源!为宗旨,集东芝公司最先端的电力电子技术为一体的高压I GB T变频装置。
一改从前的依靠挡板,阀门来控制排风机,风扇,泵等平方转矩负载流量的传统方法,实现了对高压电动机的直接驱动调速控制。
1.1 多段电平PWM控制TOSVERT-MV变频器采用多段电平PW M (Pulse Widt Modulaion)脉冲宽度调制控制方式。
使输出电压波形实现了阶段状的近似正弦波形输出,输出电流呈正弦波。
TOSVERT-MV系列变频器采用了具有高频转换开关调整控制技术,使各I GB T的开闭时点不仅在相间,且在线间也不会出现重叠现象,将电动机绝缘的大敌! 尖脉冲杂波控制在最小值。
即使是原设电动机也可实现可变速控制。
24应用能源技术 2003年第3期(总第81期) y*收稿日期:2003 03 111.2 对高谐波的限制专用的输入变压器次极的多重化,减少了电源端高谐波电流。
近年来,随着产业机械中电力电子器件使用的普及,这些机械对电网系统的影响也越来越明显。
高谐波电流流入电网造成电力系统电压的异变,对其它负载形成潜在性的威胁。
TOSVERT-MV按照为电源提供优质使用环境的基本方针,利用专用变压器次极的多重化(相当于18相整流)将流入电源的高谐波电流降低到最低值,实现了电源使用环境的优质化!的变频器。
与以前的机种相比高谐波电流大幅度减少,达到IE EE-519(1992)所规定的高谐波电流输出限制标准。
1.3 转矩波动值减少到最低由于高谐波电流成分极小,故几乎消除了转矩波动值。
如前所述,电动机电流中如含有高谐波电流成分时,电动机轴输出转矩会发生波动,给驱动轴及负载附加上扭动转矩,当这一转矩波动的频率与轴机械系统的固有转动频率吻合时,会发生共振现象。
这一共振现象使振动转矩成倍增大,甚至可造成电动机以及负载机械的损坏。
由于TOSVERT-MV的输出电流中几乎不含有高谐波成分,使这一转矩波动所带来的影响减少到了可以忽略不计的程度。
1.4 稳定的控制系统TOSVERT-MV实现了不设速度检测器的稳定控制速度运行。
简易型无检测器矢量运算的V/F控制,实现了强力,平稳的运行。
MPU(集中控制系统)采用了TOSHIB A公司最新开发,生产的大型电力电子控制专用的32Bit微机系统,具有极高的可靠性。
1.5 高效率、高功率的可变速运行TOSVERT-MV通过采用TOSHIBA公司研制生产的高压IGB T(额定电压1700V),以及独特的多段电平PWM控制,使主回路部件数量大幅减少。
部件本身的高频损失大幅降低,加之变频器特有的电源端高谐波成分少,输入变压器一次线圈的高谐波损失少等因素,使运行效率达到97%以上。
与需设高谐波滤波器,功率改善电容的驱动系统相比,既避免了这些设备所造成的损失,又提高了系统中各环节的效率。
TOSVERT-MV的主回路以单相输出的PW M变频器的多段串联构成。
采用二极管桥式整流方式,因此即使不设功率因数改善电容,也能达到高功率运行。
另外,使用TOSVERT-MV即使是低功率的多极电动机,也可达到电源端的高功率运行。
2 高压变频调速在火电厂锅炉引风系统中的应用实例大庆油田热电厂有三台200MW汽轮发电机组,每台机组配670t.h-1的锅炉,锅炉配有Y4 73 12N031.5F型,通风量843000m3.h-1,,压头3.727∀10-3Mpa,转速730r.min-1,惯性力矩22291kg.m2的引风机二台,其风机配套型号为YKS6304-8型,额定功率1600KW,额定电压6000V,额定电流188A,额定频率50Hz,转速740r. min-1,惯性力矩689kg.m2电动机二台。
据统计,我厂引风机年耗电大约平均在39301724kw.h,占我厂发电量和厂用电量的1. 32%利16.46%。
可见引风机系统的耗电是相当可观的,降低引风机系统耗电是减少厂用电的有效办法。
2.1 变频调速用于风机调节的节能原理由电机学和拖动原理可知,三相异步电动机每相电压为:U1#E1=4.44f1W1K w1 m,如果降低电源频率时还保持电源电压额定不变,则随着f1下降磁通 m增加,电动机磁路本来就刚进入饱和状态, m增加,磁路过饱和,励磁电流会急刷增加,这是不允许的。
因此,降低电源频率时,必须同时降低电源电压。
降低电源电压U1主要有两种控制方法。
其一是保持E1/f1=常数,降低频率f1调速,保持E1/f1=常数,则 m=常数,这是恒磁通控制方式。
其二是保持U11/f1=常数,降低频率f1调速,保持U1/f1=常数,也就是保持磁通 m#常数,这是近似恒转矩控制方式。
由拖动原理可以证明以上两种控制方式下电机最大转矩M m和最大转矩处的转速降落 n m都为常数,如图9是变频调速的机械特性。
变频调速时,若保持E1/f1=常数,机械特性M m=常数,与频率无关;并且最大转矩处转速降落相等,也就是不同频率的各条机械特性是平行的,硬度相同。
目前为止,笼形感应电动机的风扇,泵的驱动大多利用商用电源的定速控制,其流量,压力等的控制大多由挡板,阀门进行控制,能源的流失严重。
变频器对风机,泵等平方转矩负载的可变速控制运行,可获得相当大的节能效果。
由风机、泵252003年第3期(总第81期) 应用能源技术等特性可知如下关系:电机转速n=60f(1-s)/p风机流量Q∃n风机压力H∃n2轴功率P∃n3(轴功率P=Q.H)n 电动机转速,f 电源频率,p 极对数, s 转差率例如:要求风量(流量)在80%的情况下,采用可变速运行控制时需要的动力P=(80%)3# 50%,可见,微小的风量(流量)变化便可带来大幅度的节能效果。
3 结束语采用变频凋速后的节能效果是十分明显的,并且调速性能优越。
电动机的转速可以按风量的实际需要进行精密调节,风机挡板全部打开,避免了气流通过产生的扰动,燃烧不稳定及管道振动等问题。
且变频调速后还可以实现电动机的软起动,使电动机轴、连接轴及其它部件的机械应力大幅度下降,使电动机的寿命得以延长。
降低了运行成本,减少了维护费用。
由我们对TOSVERT-MV变频器的介绍可知,由于应用电力电子器件,而给电网系统和负载设备带来的影响和危害几乎不存在,所以达到了为电源提供优质使用环境,为电机提供优质动力源!的宗旨。
参考文献1 苗立杰.变频调速技术国内外应用现状及展望.北京:现代电力电子技术应用及电能质量研讨班资料. 2001.2 王仲鸿.电厂异步电动机高压大容量变频调速电源.北京:现代电力电子技术应用及电能质量研讨班资料.2001.3 东芝交流驱动系统TOSVERT-MV系列变频器介绍书.2000.4 李发海,王岩.电机与拖动基础.北京:中央广播电视大学出版社,1986.y锅炉助燃剂的经济性分析及其应用哈尔滨轴承集团公司 段魁岩摘 要 介绍应用锅炉助燃荆的意义、方法和过程以及应用后的经济效果。
为用户选择或使用该项节能技术提供有力依据。
关键词 高效助燃剂 剂量 方法中图分类号:TK16 文献标识码:B 文章编号:1009 3230(2003)03 0026 021 应用锅炉助燃剂的意义当前在我国东北,锅炉房是国有大中型企业的耗能大户。
我公司有三个大厂区和几个家属区,锅炉房九处年耗原煤近5万吨。
由于近几年煤的价格大幅度上浮,每吨原煤由1990年的80元上浮至1996年的170元,到2002年末上浮至210元,并且有继续上浮的趋势。
因此改善锅炉的燃烧工况、提高燃烧效率、节约能源势在必行。
采用高效助燃剂就是提高燃烧效率、改善燃烧工况、提高环保要求的途径之一。
2 应用效果几大类锅炉高效助燃剂经过实验证明相对热效率提高7%~8%,考虑实际应用中的各种因素,按提高4%~5%计算,则节煤率为5.41%~ 6.76%,按5万吨原煤年耗算可节煤2700~3300吨、价值46~57万元,高效助燃剂耗最近100吨、价值25万元,净效益为每年21~32万元。
3 加入助燃剂量和操作方法3.1 加入剂量26应用能源技术 2003年第3期(总第81期) y*收稿日期:2003 03 05。
