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应用变频调速技术推进节能减排

时间:2021-10-25   访问量:1003

      改革开放以来,我国工业总产值不断提高,但是能耗比却居高不下,高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈,为达到可持续发展,坚持科学发展观,大力发展高技术产品,其中利用变频调速技术节电已开始应用在各行各业,并被许多用户认可。

      据统计,我国发电总量的60%-70%的电力消耗在电动机上。我国电机整体运行状况同国外相比差距很大,机组效率75%左右,比国外低10%左右;系统运行效率30-40%,比国外先进水平低20-30%。在大量的工业设备中,我国仍采用交流电动机恒速传动的方案运行,例如风机主要的调节手段靠调节风门、挡板开度的大小来调整控制对象,有源滤波器不论生产的需求大小,风机都要全速运转,不能随工矿的变化进行相应的调节,白白浪费了大量的能量;泵类设备采用调整阀、回流阀、截止阀等各种阀门进行流量、压力、水位等信号的控制,造成大量的能源浪费。

一、变频调速技术的作用和节能原理

      变频调速运行是根据负载转速的变化要求,改变供电电流的频率,并配合电压的调节,以获得合理的电机运行工矿。在不同的转速情况下,均保持较高的运行效率,不仅降低了电能消耗,同时能改善启动性能,保护电机及负载设备免受瞬时启动的冲击,延长其工作寿命,还提高电动机和负载设备的工作准确度.实践证明,变频技术用于风机、泵类设备驱动控制场合,取得了显著的节电效果,普遍节电达到30%-50%。

      国家对三相异步电动机运行区域作如下规定:负载率70%-100%之间为经济运行区;负载率在40%-70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区;一般负载率保持在60%-100%较为理想。在电机选型设计工作中,大部分电机功率选型均有适当的裕量,另外,在生产过程中的设备许多时间都是负荷不满或运行有峰谷时间,如果采用交流电动机恒速传动的方案运行,靠风门调节风机或靠阀门调节的泵类设备,使用效率较低,造成大量的能源浪费。

      变频调速是通过改变输入到交流电机的电源频率,从而达到调节交流电动机转速的目的。根据流体力学的基本定律可知:风机(或水泵)类设备均属平方转矩负载,其转速N与流量Q、压力(扬程)H以及轴功率P具有如下关系:

      Q1/Q2=N1/N2……(1);H1/H2=(N1/N2)2……(2);P1/P2=( N1/N2)3……(3)。

      Q1、 H1、 P1……风机(或水泵)在N1转速时的流量、压力(或扬程)、轴功率;Q2、 H2 、P2……风机(或水泵)在N2转速时的相似工矿条件下的流量、压力(或扬程)、轴功率。

      由(1)、(2)、(3)可知,风机(或水泵)的流量与其转速成正比,压力(或扬程)与其转速的平方成正比,轴功率与其转速的立方成正比。当风机(或水泵)转速降低后,其轴功率所需的电功率亦可相应降低。就是说,通过调速方式改变风机风量(或泵流量),风量(或泵流量)下降一半时,即:假如N2/N1降低1/2,则P2/P1=1/8,由于轴功率(耗电)与转速的三次方成正比,因此可节电87%(在不考虑其它因素的情况下),降低转速可大大降低轴功率,这也是为什么变频调速在应用上节能十分显著的原因。

二、火力发电厂供电煤耗、厂用电现状及方向

      2008年,我国火力发电消耗原煤13.4亿吨,约占全国原煤产量的50%左右。多年来,发电企业在降低煤耗上做了许多工作,如超临界机组、超超临界机组大批量装机增加,30万、60万、100万kW大机组设备比重增大,以及2006年以来“上大压小”,关停小火电3421万kW,2008年的供电煤耗与2005年相比,每千瓦时降低了25g,供电煤耗达到349g/kW•h,距离世界发达国家330g/kW•h的距离在接近。

      2007年发电厂平均厂自用电率6.44%。据了解先进企业厂用电率4-5%左右,因机组大小不同、用电范围不同,是否使用变频技术以及各种因素等,厂用电率有的高达11%左右。厂用电主要用在与发电机组配套的引风机、排粉机、凝结泵、循环泵、锅炉给水泵等,占厂用电消耗的80%。

      厂用电率是影响供电煤耗的一部分,采用变频技术能尽快赶超世界先进国家供电煤耗。随着厂网分开以及2008年开始试行的“节能发电调度办法”的实施,竟价上网日趋激烈,各发电企业竞争日趋白热化,努力提高发电设备的健康水平,满足系统要求;加强管理,进一步挖掘节能潜力,建立节能型企业,提高发电企业竟价上网的能力,是发电厂竞争的方向;采用高压变频对高耗能用电设备进行技术改造,不仅能直接收到降低厂用电、降低供电煤耗、增加上网电量带来的直接经济效益,而且对设备的安全、可靠运行,减少设备故障都起到了积的作用。采用变频技术能使我国尽快赶超世界先进国家供电煤耗。

      据统计,我国发电总量的60%-70%的电力消耗在电动机上。我国电机整体运行状况同国外相比差距很大,机组效率75%左右,比国外低10%左右;系统运行效率30-40%,比国外先进水平低20-30%。在大量的工业设备中,我国仍采用交流电动机恒速传动的方案运行,例如风机主要的调节手段靠调节风门、挡板开度的大小来调整控制对象,不论生产的需求大小,风机都要全速运转,不能随工矿的变化进行相应的调节,白白浪费了大量的能量;泵类设备采用调整阀、回流阀、截止阀等各种阀门进行流量、压力、水位等信号的控制,造成大量的能源浪费。

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