变频调速节能分析

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1、变频调速节能分析Energy-savingAnalysisOnFrequencyAdiustment周玉国（人连香海热电厂，辽宁人连116ml）摘要：面对火力发电厂存在严重的能源浪费问题，通过对儿种调速方法的节能原理及能耗分析，结合实例，阐述了变频调速的节能效果。关键词：火力发电厂；节能；调速；变频［屮图分类号JTM921.51［文献标识码阳［文章编-6*J1004-7913（2004）08-0043—02目前，我国火力发电厂由于辅机系统一次风机、二次风机、引风机、给水泵等主要高压设备木身耗电虽大，而H机组负荷变化时，这些设备的驱动电机输出功率不能随Z进行调节,

2、大部分能量消耗在节流损失中，在负荷经常变动的调峰电厂及热电厂表现尤为突出。以大连香海热电厂为例，负荷随季节变化大，机组自投产以來，年平均厂用电率在20%左右，以全年发电量3亿kW・h计算，厂用电消耗高达0.6亿kW・h。加强火力发电厂的节能工作，不仅是提髙其经济效益、增强市场竟争力的有效手段，更是优化全社会资源分布、实现国民经济可持续发展的重要条件。1变频调速节能原理1.变频调速基本工作原理由电机学可知：n=60f/p（l-s）式屮：n为界步电动机转速；，f为电源频率；s为转差率；P为迫机极对数。变频调速就是通过改变供给电动机电源的频率值达到改变电机转速的目的。

3、1.2阀门/挡板调节改为变频调速调节风机风蜃和水泵流量的方法有两种：电动机的转速怛定，调节阀门（或挡板）的开度;阀门（或挡板）的开度恒定，调节电动机的转速。通过改变阀门（或挡板）的开度调节流量的方法，电机总是处于全速运行状态，电动机功率变化不大；对于泵和风机，由流体力学理论可知，流体流量与泵（或风机）的转速一次方成正比（Q：Qe）；泵和风机的转矩与转速的二次方成正比；功率户则与转速的三次方成正比（p=k3Pe）0其屮K=n/ne（n代表转速），脚标e为额定工况参数，Q为流量，P为功率。当转速降低时，电动机的能耗将以其三次方的速度下降。如：流量由90%降到80%,

4、则转速相应降到80%、压力降到64%,而电机功率损失降到51.2%,节能48.8%。可见,用调节转速的方法來控制流体的流量是最节能的。1.3电磁转差离合器、液力耦合器调速改为变频调速电磁转差离合器和液力耦合器调速是变转差调速的主要形式。电磁转差离合器常用于低压电机。它由电枢和感应子两部分组成，电枢为主动部分，转速恒定；感应子为从动部分，电枢与感应子间气隙为0.5mnl左右。•其调速功能是通过调节感应子（从动部分）励磁电流的大小來改变电枢与感应子间气隙磁感应强度來实现。其调速范围小，而且非线性严重，励磁电流的损失都转化为热能。在高压电机领域，多采用液力耦合器调速方

5、式。这种调速方法能耗大，效率低，其原因是存在着严重的耦合损失和转差损失。耦合损失是由液压汕内摩擦造成的，转弟损失是由于其调速时，输出轴与输入轴存在着转速差造成的。这种损失随着转速差的增加而上升，两部分损失最终都变成热损失。而口此种调速方法受执行机构和液压机构的限制，调速精度差,存在严重的非线性，调速时不稳定，运行不可靠。上述两种方法改为变频调速后，理论上调速范围在0%-100%之间，而且线性度好，运行可靠，调节精度高，无论在轻载还是满载情况下都有极高的效率。2传统调速方法与变频调速能耗比鮫2.1异步电动机的功率损失如图1所示（以拖动恒转矩负载为例），Illi线1

6、为异步电动机的白然机械特性；直线10为负载的机械特性，拖动系统的工作点为Q1,转矩为转速为nl,电动机的同步转速为irtOlo在拖动系统中，电动机的负载功率为P=T・n/9550。电动机转子功率分配如下：a.电动机的电磁功率：PMl=Tln01/9550；b・电动机轴上的输出功率：pLi=T

7、nl/9550；c.电动机的功率损失：API二Pm—Pi」=Tl（g—m）/9550=T

8、Anl/9550=SPMi（忽略定子侧的功率损失），S=Anl/nOi为界步电动机转差率。町见，电动机的功率损失与转差率的大小成正比图1异步电动机的机械特性1——异步电动机的H气机械特

9、性；1卜一负载的机械特性2.2各种调速方法的功率损失2.2.1绕线转了异步电动机的功率损失绕线转子异步电动机通过改变在转子回路屮串人电阻的人小來调速，串入电阻后的机械特性如图2屮的曲线2所示（曲线1为自然机械特性）。拖动系统的工作点移至Q?转矩仍为T],转速则下降为肌:。这时，由于同步转速％

10、未变，故电磁功率P^=T

11、・no〜/9550；电动机轴上输出功率PL2=yl・n2/9550；电动机功率损失AP?二PmlPli=T

12、・（n01—n2）/9550：=T）-An2/9550,山于转差厶n2=nOi—n2>Ani所以△P2^AP

13、o事实上，转速的下降是通过在转

14、子的外接电阻中消耗能量来