电机变频应用及技改
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作者: 王占永
摘要：随着电力电子技术的不断发展以及国家对节能环保方面的力度不断加大，电机变频技术得到了进一步拓宽和提高，尤其是在热电行业，充分利用变频对风机、水泵类负荷进行节能改造日益普及，为热电厂创造了明显的经济效益和安全稳定的生产环境。
关键词：变频;节能;维护;提高
迁安恒晖热电有限公司是一个以供热为主，热电联产的燃煤企业，目前总装机容量为36MW，两台15MW抽气凝汽机组和一台6MW背压式机组，所用锅炉则是四台75t/h循环流化床锅炉和一台130t/h循环流化床锅炉，但目前随着电煤价格的不断上涨，我厂发电及供热成本不断增加，为了降低厂用电率，提高企业经营效益，通过各方调研，逐步对我厂厂用高压及低压电机进行变频节能改造。
对变频器厂家及型号选择至关重要，因为变频器是集成了大功率晶体技术和电子控制技术，其作用是通过改变交流电机供电的频率和幅值，同而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的，属于科技含量较高的工业技术应用，因而我厂最终选定了湖北三环发展股份有限公司的变频设备对锅炉主要辐机之一的引风机进行了变频改造。我厂需改造的四台引风机电机参数为：额定功率560KW，额定电压6KV，功率因数0.86，额定电流60A，通过改造，改变了以前的引风机出力由运行人员根据锅炉出力及燃烧工况手动对风机挡板进行调节，由于引风机设计冗余功率较大，利用挡板调节风量造成了较大的节流损失，安装SH-HVF Y6K/560变频设备后实现了分散式远程DCS控制，即以4～20MA模拟量值为控制依据，实现自动控制，频率在2～50HZ内可调。
对引风机进行变频改造后达到了比较明显的节能效果，节电率最高可达40%，要想长期达到良好的节能效果，这要求变频器运行可靠，即连续不间断正常运行，但要想达到这一目的并不容易，因为引风机运行工况复杂，输送介质为高温烟气，还包括除尘和脱硫设备，导致烟气阻力大，引起锅炉本体燃烧室负压不稳，另外电网电压波动都会对变频器运行产生影响。
通过引风机变频改造，同时也改善了其他运行指标（1）改善了起动性能，由于电动机的转矩M与转速N的二次方成正比，采用变频启动时频率低，转速相应降低，启动电流很小，从而避免了工频启动时形成的大的冲击电流，减小了对电机、电缆、母线、开关的冲击，对厂内电压保持平稳起到了很大作用。（2）提高了功率因数，变频器内的滤波电容有对功率因数的补偿作用，cosa≈1，减小了无功功率损耗，线损和设备发热，提高了设备的有功出力。（3）延长了锅炉的运行周期，例如使用变频器后，取消了调节挡板，使风压波动减小，从而减小了风道振动，减轻了轴承磨损，变频改造后，引风机电动机运行频率为较低频率，转速低，转矩小，提高了设备安全系数，有利于安全运行，延长了风机，电动机等设备的使用寿命。
由于公司变频器室位于锅炉及渣场附近，烟尘较大，为防止烟尘对变频设备的伤害，对变频器室进行了密封处理，这又造成了另外一个问题，散热效果不好，因为高压变频器在运行中产生了热量，使设备温度升高，尤其是功率单元柜和变压器及开关柜上的微机保护装置，通常变频器元件耐温为100摄氏度。所以在变频器室内加装了排风扇和空调设备以解决散热问题，并定期清理设备上积灰以保证散热通风，尤其要定期清理高压变频器进风口滤网，建议每周一次，由于变频器谐波干扰比较大，所以在分散式控制系统DCS的接口上，主要是摸批量信号指令和反馈，应该加以隔离，避免谐波干扰DCS传输的模拟信号量。由于内部阻抗的原因，变频器供电电源的容量越大，变频器输入电流的波形就越陡峭，而输入电压的波形畸变则越小，与此相反，电源容量越小，则电流波形越平缓，而电压的波形畸变就越大，由于电流和电压的波形畸变，将对接于同一电源的设备带来过热，噪声或振动等不良影响，为消除不良影响，可以采取如下措施（1）插入电抗器，减少脉冲状的电流波形的峰值，从而达到改善电流波形的目的（2）插入滤波器，滤波器分为LC 滤波器和有缘滤波器两种， LC滤波器是被动滤波器，它由电抗和电容组成对高次谐波的共振电路，从而达到吸收高次谐波的目的，与此相对应，有源滤波器的工作原理是通过对电流中高次谐波成分进行检测，并根据检测结果输入与高次谐波成分具有相反相位的电流，以此达到减少高次谐波的目的（3）采用PWM控制方式的整流电路，PWH控制方式的整流电路是以节能为目的的而开发的整流电路。
此套变频系统在我厂运行一段时间，性能比较稳定，达到了预期效果，起到了节能作用，但变频器运行程序中仍存在一些弊端，比如十分钟的再起动等待问题，即引风机在停止运行后，十分钟后方准充再次启动。即待电动机转速回零（转子处于静止状态）后方可再次启动（电动机转动过程中产生一定的电压，对功率单元反送电会对高压变频器造成危害）十分钟时间很容易造成锅炉灭火停炉，对安全生产造成影响，对此应加以改造，使变频器在最短的时间内快速重启，保证锅炉安全经济稳定的运行，目前逐渐投入到企业应用中的一些先进变频启动、运行方式值得借鉴，有待于我们今后进一步学习，提高，从而应用到我公司生产中去。
参考文献
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