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1、恒运电厂一次风机斩波内馈调速装置应用浅析摘 要:从节能应用角度出发,结合风机的特性及其节能策略,阐述了斩波内馈调速方式功率控制方式，调速原理,并通过在本公司#9机组锅炉一次风机中的应用情况验证其经济效益。关键词:斩波内馈;电机引 言风机作为电厂主要的辅机之一,其节能效果直接影响到电厂的发电效率。大部分电厂的风机由于调峰需要,其驱动电机的设计功率都要大于实际需要,不同程度上存在大马拉小车的现象,具有较大的节能空间。然而大部分风机都采用了风门节流的方式来调节风量大小,这样很大一部分的能量就白白浪费在风门上。为了降低厂用电率、提高发电效率,越来越
2、多的电厂采用调节电机转速的方法来调节风量大小。内反馈调速方式属于串级调速的一种改进,它继承了串级调速的调速平滑,操作方便可靠的优点,并且克服了串级调速的功率因数低、谐波污染大的缺点,非常适合风机泵类负载调速。由于它具有功率因数高、转速调节方便、可靠性高、节能效果明显、性价比高等优点,在电厂获得了越来越多的应用。本文介绍了风机节能原理、内反馈电机原理及其在本公司#9机组锅炉一次风机上的应用。1 风机特性及其节能分析当发电机组负荷发生变化时,需要经常调节风量。传统的调节手段是通过调节风机挡板的开度,即改变风道阻力的方法来调节风量,风机往往运行在
3、效率的最低点。如果风机能在调速状态下运行,则可将风机挡板全开,通过调整风机的转速来调整风量,使风道的阻力减小至最小,此时风机可以始终处于高效点运行。风机由恒速运行改为调速运行,机组带低负荷和满负荷时,都能节约用电。根据风机的功率消耗与其转速的立方成正比的原理,利用内反馈调速电机进行无级调速,从而使风量与压力随时符合实际需要,从而节约电能。因此,有必要将电厂一次风机改造为可调速运行的电机,以达到节能和降低厂用电率的目的。下面具体说明上述两种方法的调风原理并分析其节电效果。传统的方法是通过改变风机的管网特性曲线来实现对风机风量的调节,这种办法是
4、通过调节挡风板的开关程度来实现的,图1为不同管网阻力(R)下风机的Q-H曲线。从图上我们可以看出,当系统风量从Q2减小到Q1时,必须相应地关小风门挡板。风机的阻力线从R1到R2。风机运行的工况点,从M2点移到M3点,风压从H2上升到H3。这时,风机的阻力变大,风机的节流损失增加。如果采用调节速度的方法,不改变风门开度,通过降低风机转速的方法来实现将系统的风量从Q2减小到Q1,则风机的阻力曲线仍然为R1,风机运行工况点从M2下降到M1,风压从H2降到H1。这样完全不会产生节流损失。根据风机的功率计算公式:P=QH/102ηr.ηF式中:P—风
5、机电动机所需的输出轴功率(kW);Q—风机风量(m3/s);H—风机风压(kg/m2);ηr—传动装置的效率ηF—风机的效率;102—由kg·m/s变换为kW的单位变换系数。由公式可求出运行在M3点和M1风机的轴功率分别为:PM3=Q2H3/102ηr.ηFPM1=Q2H1/102ηr.ηF两者之差为:ΔP=PM3-PM1=Q2(H3-H1)/102ηr.ηF上式说明,用风门控制风量时,有ΔP的功率被损耗浪费掉了。而且,随着风门不断关小,这个损耗还要增加。采用调速控制时,当流量从Q2减少到Q1,由于阀门的开度没有变化,管网的阻力曲线不变,风
6、机的特性曲线随转速由n2变化到n1。风机运行的工况点,则从M2点移到M1点,风压从H0下降到H1。根据流量Q,风压H,功率P和转速n之间的近似关系:Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)2P1/P2=(n1/n2)3由上面的公式可以计算出:若转速下降20%,则轴功率对应下降49%。由此可见,在电机设计余量较大的情况下,采用内馈调速可以大幅降低电机的电耗,节省能源,降低企业生产成本。2斩波内馈电机调速系统的构成及调速原理斩波内馈调速是一种以低压（通常约为200-700V）控高压（6KV、10KV）的高效率调速技术，突出特征在于“内馈
7、”与“斩波”两项高新技术的有机结合。内馈电机高频斩波调速装置由转子整流器、斩波器、晶闸管相控逆变器及DSP控制器组成。工作原理图如图1所示。图1 内馈频波调速系统工作原理图2．1内馈调速及其功率控制原理根据电机学的理论，电机的转速与机械功率及电磁转矩成如下关系：Ω=PM/T（1）式中：Ω为机械转速PM为机械功率T为电磁转矩又，根据能量守恒，有PM=Pem—P2（2）Ω=（Pem—P2）/T（3）其中：Pem为电磁功率，P2为转子损耗。公式（2）表明，电机转速可以通过电磁功率或损耗功率两种控制获得调节。电磁功率控制改变的是理想空载转速，调速是
8、高效率的；损耗功率控制增大转速降，调速是低效率的。所有调速方法都归属于功率控制原理之中。这一原理便是内馈调速发明人屈维谦先生率先提出的“电机调速的功率控制理论”（即P理论）。由于
