一種變頻調(diào)速節(jié)電技術(shù)

一種變頻調(diào)速節(jié)電技術(shù)

電力電子技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要支撐技術(shù)之一，它由電力（強(qiáng)電）、電子（弱電）與控制技術(shù)交叉復(fù)合而成�，F(xiàn)代電力電子技術(shù)，被世人譽(yù)為當(dāng)代“節(jié)能之冠”和“節(jié)電之魁”，而變頻技術(shù)則是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的核心。變頻技術(shù)的重點(diǎn)是高壓變頻調(diào)速技術(shù)。以遼寧省為例，近年來每年消費(fèi)電量都在700多億kW·h，其中電動(dòng)機(jī)耗電量占60%以上，高壓電動(dòng)機(jī)又占電動(dòng)機(jī)耗電量的60%以上。1997年頒布的《中華人民共和國節(jié)約能源法》中規(guī)定，要大力推廣應(yīng)用“電力電子節(jié)電技術(shù)”和“電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)電技術(shù)”。針對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速則是我國節(jié)能技術(shù)措施的重中之重。

“面向高壓電動(dòng)機(jī)”的“TG系列高—低壓變頻調(diào)速集成裝置”，與國內(nèi)外高壓電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速產(chǎn)品對(duì)比，具有高效率、高功率因數(shù)、高可靠性，低諧波、低成本、低溫升，施工周期短、投資回收期短等特點(diǎn)。在許多領(lǐng)域都大有作為。

1、面向高壓電動(dòng)機(jī)的TG系列高一低壓變頻調(diào)速集成裝置工作原理

本裝置主要由三部分組成：繞組為特殊連接結(jié)構(gòu)的多功能降壓變壓器T；低壓變頻器LF；將原用戶高壓電動(dòng)機(jī)HM通過繞組聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)變化、改制而成的特殊低電壓變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)HM′，尤其是改制后的電動(dòng)機(jī)HM′和變壓器T是本方案的核心。上述三部分再加上工頻／變頻切換開關(guān)Qt、Qf、Qw等實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速裝置的集成化。

鑒于低壓變頻器的高次諧波一般多接近于5%，而國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》針對(duì)6～10kV用電設(shè)備高次諧波的限定值為4%。TG系列高一低壓變頻調(diào)速集成裝置利用繞組為特殊連接結(jié)構(gòu)的多功能降壓變壓器來吸收變頻過程中的高次諧波。故可將高壓側(cè)的高次諧波降至2%以下。

改制后的電動(dòng)機(jī)HM′功率不變、外形尺寸不變、絕緣強(qiáng)度不變，定子工作電壓降低。由于工作電壓降低了，絕緣強(qiáng)度又不變，所以電動(dòng)機(jī)HM′的壽命大大增加了。由于外形尺寸不變，現(xiàn)場(chǎng)施工量大大減少了，用戶感到十分方便。改制后的電動(dòng)機(jī)HM′所需要的變頻電壓，是由一臺(tái)特制的多功能降壓變壓器T將高壓降至所需要的低電壓，經(jīng)與之電壓范圍相匹配的低壓變頻器LF提供。

2、面向高壓電動(dòng)機(jī)的TG系列“高一低壓變頻調(diào)速集成裝置”具有如下技術(shù)特點(diǎn)

1）多功能降壓變壓器采用特殊的連接結(jié)構(gòu)，具有吸收諧波功能。完全達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》針對(duì)6～10kV用電設(shè)備高次諧波的限定值—4%的標(biāo)準(zhǔn)。

2）低壓變頻器LF采用成熟的名牌變頻器，具有工作穩(wěn)定、可靠，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)；大大提高了本裝置的工作可靠性。

3）原用戶高壓電動(dòng)機(jī)HM通過繞組聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)變化后，即可由低壓變頻器進(jìn)行調(diào)速。由于改裝后高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于低壓狀態(tài)，這樣可以大大提高電動(dòng)機(jī)的工作壽命，且節(jié)約資金，方便施工。

4）由于采用了特殊連接結(jié)構(gòu)的多功能降壓變壓器，改裝后的電動(dòng)機(jī)可直接在工頻下啟動(dòng)。

5）本變頻技術(shù)可滿足不同功率、不同電壓、不同轉(zhuǎn)數(shù)的高壓電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速需要。

6）安全可靠。裝置采用的多功能變壓器、低壓變頻器、改裝后的高壓電動(dòng)機(jī)均為高可靠耐用設(shè)備，加之系統(tǒng)的優(yōu)化控制和多種保護(hù)功能，因而具有高可靠性；變頻控制柜全部采用低壓元器件，頗有安全感。

7）多種控制模式。該系列產(chǎn)品均可實(shí)現(xiàn)恒壓控制、變壓控制、手控／自控切換、變頻／工頻切換、短時(shí)升頻超速運(yùn)行等多種控制功能。
8）低成本，短工期。本設(shè)備的成本比國內(nèi)外的“高壓變頻裝置”低20%—30%。施工周期僅為 后者的 1／2－1／4。

3、面向高壓電動(dòng)機(jī)的 “TG系列高一低壓變頻調(diào)速集成裝置”的應(yīng)用效益

該產(chǎn)品已在鐵法市鐵煤集團(tuán)水暖廠張莊分廠引柴加壓站（6.3KV、220KW供水泵）、營口市自來水總公司三水廠（3kV、230kW供水泵）、沈陽自來水三廠（6KV、630KW供水泵）、取得了十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

1）節(jié)電效果明顯。投資回收期一般為12~~18個(gè)月。

2）實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流可由目前的5～7倍額定電流降低到額定值以下，避免了對(duì)電網(wǎng)沖擊和對(duì)負(fù)載的機(jī)械沖擊，從而延長運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的大修期。

3）提高功率因數(shù)�？蓪㈦妱�(dòng)機(jī)電源側(cè)的功率因數(shù)提高到0.96，從而節(jié)省無功功率。

4）低溫升，長壽命。該設(shè)備通過輸出最佳工作電壓和頻率，使電動(dòng)機(jī)長期低溫、低速運(yùn)行，從 而延長運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的大修期和使用壽命。

5）減少噪音污染。降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)施變頻后，操作方便省力，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。水泵和電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和減速運(yùn)行后，會(huì)顯著降低噪音，進(jìn)而改善工作環(huán)境。

面向高壓電動(dòng)機(jī)的TG系列高一低壓變頻調(diào)速集成裝置的應(yīng)用領(lǐng)域

1、電廠的應(yīng)用領(lǐng)域
在電廠中高壓電動(dòng)機(jī)數(shù)量多，容量大，變頻調(diào)速節(jié)能潛力巨大。僅風(fēng)機(jī)水泵的耗電量竟占電廠內(nèi)耗電量的65%以上，是本裝置的第一應(yīng)用領(lǐng)域。主要應(yīng)用設(shè)備有：排粉機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)（即送風(fēng)機(jī)）、引風(fēng)機(jī)（即吸風(fēng)機(jī)）、磨煤機(jī)；供水泵、循環(huán)泵、冷凝泵、灰渣泵等。

以20萬kW發(fā)電機(jī)組改造為例，宜以三機(jī)三泵為改造重點(diǎn)。即：
——送風(fēng)機(jī)。多為1250kW雙機(jī)組，多運(yùn)行在低速段，而且擋板開度只有50%左右，節(jié)電潛力可達(dá)60%以上，應(yīng)作為首選改造設(shè)備。
——吸風(fēng)機(jī)。多為1500kW左右的雙機(jī)組，也多運(yùn)行在低速段，擋板開度多在60%以下，節(jié)電潛力亦有50%左右，宜列為二號(hào)改造對(duì)象。
——排粉機(jī)。多為440kW雙機(jī)組，擋板開度多在65%以下，節(jié)電潛力約為40%。
——給水泵。單機(jī)泵在1500kW左右（適用本高—低壓變頻方案），多機(jī)泵共用2000kW及以上的大機(jī)組（本變頻方案目前最大功率可達(dá)3000kW），節(jié)電潛力均可達(dá)30%以上。
——循環(huán)水泵。也有數(shù)百kW，節(jié)電潛力約為40%左右。
——冷凝水泵。多為355kW左右的雙機(jī)組，節(jié)電潛力也為40%左右。

2、熱電廠和各個(gè)行業(yè)的自備電廠
應(yīng)用領(lǐng)域與上類同，只是功率較小，同樣應(yīng)用電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效益十分明顯。

3、冶金行業(yè)
——水廠供水泵；尾渣泵；其它風(fēng)機(jī)、水泵、油泵；壓縮機(jī)。

4、石油、化工行業(yè)
——輸油泵；注水泵、供水泵、加壓泵。

5、自來水行業(yè)
——供水泵，例如調(diào)查沈陽市九個(gè)供水廠都有變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)改造需求。

6、建材行業(yè)
——中大型水泥廠引（吸）風(fēng)機(jī)；大型爐窯引（吸）風(fēng)機(jī)。

7、船舶行業(yè)
——機(jī)動(dòng)船改造為電動(dòng)變頻船，可獲節(jié)能和環(huán)保雙效益。

8、其他行業(yè)
——大型風(fēng)機(jī)高壓電動(dòng)機(jī)；大型水泵高壓電動(dòng)機(jī)；大型壓縮機(jī)高壓電動(dòng)機(jī)。