高壓變頻技術在鍋爐風機中的應用分析

八十年代，在發電廠高壓電機采用的風門、閥門、電磁調速、液力偶合器調速、液態電阻調速、變極調速等耗能型電機調速方式，普遍存在適應范圍窄、節能效果不顯著、機械特性變軟(除變極調速外)、運行可靠低等問題，一直沒有好的解決辦法。九十年代，隨著功率單元串聯技術的研發成功和應用，高壓變頻器裝置以其獨特的節能、高效、高可靠性、平滑而較硬的機械特性、以及強勁的輸出動力，當之無愧地成為電力電子拖動的主角，成為新建和改造項目的首選。

目前，應用高壓變頻調速技術，一方面可以極大地節省風機消耗的電能，減少啟動沖擊，實現系統的節能、經濟運行;另一方面可以提高功率因、降低諧波污染，提高系統的運行品質，實現高精度控制，提高可靠性，滿足對環境和生產工藝過程對流量和壓力的精度要求。從而有效地提高經濟效益和產品質量。高壓變頻技術，廣泛應用電力行業、冶金行業、水泥行業、化工生業、自來水行業、供熱系統等。在全國各地已有達八千臺套應用實例。總容量在1000多萬千瓦，產生了良好的經濟效益。其高效率、高可靠、優良的技術性能，得到用戶的一致好評，是企業用于高壓電動機調速領域較為完善的技術，同以往的任何一種調速方式相比變頻器均具有不可比擬的優勢，是電力拖動調速領域的主流和發展趨勢。

一、高壓變頻調速原理

1.風機不同調節方式對比

由電工原理可知電機的轉速與電源頻率成正比，通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調節電機轉速，實現平滑的無級調速。離心式風機在變速調節的過程中，如果不考慮管道系統阻力R的影響，風機的最大特點是負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率與轉速的立方成正比。因此，將電機定速運轉改變為根據流量需要使用相應電源頻率來調節電機變速運轉,就可節約大量電能， 也能夠產生巨大的經濟效益。由圖1可看出變頻器控制是最接近理想曲線的。

由圖2可知：在風機的流量由100%下降到50時，變速調節與風門、閥門調節方式相比，風機的效率平均高出30%以上。從節能的觀點來看,采用變速調節方式為最佳調節方式。采用定速驅動時，風機靠風門調節，除產生大量的節流損耗外，反應速度慢，導致機組無法響應負荷的動態變化，采用調速驅動后，機組的可控性提高了，響應速度加快，控制精度也提高了，從而使整個機組的控制性能大為改善，不但改善了機組的運行狀況，還可以進一步節約能源，同時采用變速調節后可以有效地減輕葉輪和軸承的磨損，延長設備使用壽命，降低噪聲，大大改善起動性能。工藝條件的改善，也能夠產生巨大的經濟效益。

2.變頻調速的特性

交流異步電動機的轉速公式為：

n=60f(1-s)/p········································ (1)

其中：n—電機轉速r/min; p—極對數;

f—定子供電頻率Hz; s—轉差率。

由上式(1)可知，改變異步電動機的電源頻率f就可以改變電機的轉速n。同時，風機為典型的平方減轉矩負載，下面以風機的工作特性來分析節能原理。