變頻電動(dòng)執行機構在火電廠(chǎng)的應用 一、
概述 電動(dòng)執行機構是把電能轉化成機械能、拖動(dòng)各種生產(chǎn)機械的最重要、也是最基本的工具，由于生產(chǎn)工藝的要求和節約能源的需要，可調速電動(dòng)執行機構一直成為科技職員的研究對象，其應用也越來(lái)越廣泛。在可調速電動(dòng)執行機構的發(fā)展過(guò)程中曾出現過(guò)直流調速、調壓調速、電磁調速、電液耦合調速以及滑差調速等各種調速方式，但是，以上各種調速方法在實(shí)際應用中都存在著(zhù)局限性和缺點(diǎn)。隨著(zhù)電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，一種新型的、智能的、集各種高精尖技術(shù)于一體的可調速電動(dòng)執行機構產(chǎn)生了，這就是變頻電動(dòng)執行機構。
隨著(zhù)變頻技術(shù)的日趨成熟，變頻電動(dòng)執行機構以其獨具的性能獲得越來(lái)越廣泛的應用，與其它的可調速電動(dòng)執行機構相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
頻譜分析儀|
電池測試儀|
相序表|
萬(wàn)用表|
功率計|
示波器|
電阻測試儀|
電阻計|
電表|
鉗表|
高斯計|
電磁場(chǎng)測試儀|
電源供應器|
a.啟動(dòng)電流小、對生產(chǎn)機械無(wú)沖擊，可以大大延長(cháng)設備的使用壽命。
b.智能化程度高、自診斷功能和保護功能齊全，設備的安全性、可靠性進(jìn)步。
c.安裝簡(jiǎn)單、使用方便、維護本錢(qián)大大降低。
d.機械特性好、動(dòng)態(tài)響應速度快、可進(jìn)步控制系統的調節品質(zhì)。
e.風(fēng)機、泵類(lèi)等高耗電設備采用變頻調速后可降低耗能、節約本錢(qián)、進(jìn)步效率。
二、
變頻裝置原理 變頻電動(dòng)執行機構是由變頻裝置(變頻器)和電動(dòng)機組成的可調速拖動(dòng)機構，電動(dòng)機的轉速和轉向由變頻裝置控制，按照生產(chǎn)工藝的要求工作。其理論依據是下面公式：
n＝no(1-s)
no=60f／p
其中：
n——電動(dòng)機轉速
no——同步轉速
s——滑差
f——輸進(jìn)電壓頻率
D——電動(dòng)機極對數
從上面公式看出，改變電動(dòng)機轉速的方法有三種：一是改變滑差：二是改變電動(dòng)機極對數；三是改變輸進(jìn)電壓頻率。廣州市駿凱電子科技有限公司通過(guò)引進(jìn)變頻裝置把固定的電網(wǎng)頻率轉換成電動(dòng)機所需要的頻率來(lái)實(shí)現電動(dòng)機的調速就是變頻電動(dòng)執行機構工作的理論基礎。
變頻裝置一般分為交一交、交一直一交兩種實(shí)現方式。交一交型變頻器的調節范圍小、功率因數低、諧波污染大�，F在的大部分變頻裝置都采用交一直一交的實(shí)現方式，其主要構成分四部分：整流器、濾波器、逆變器和以CPU為核心的控制保護部分。
整流器采用可控元件接成三相全控橋，把輸進(jìn)的三相交流電變成電壓可調的直流電。
濾波器主要是為了獲得較為平直的直流電、吸收電動(dòng)機回饋的能量實(shí)現緊急剎車(chē)制動(dòng)功能。
逆變器采用"門(mén)極可關(guān)斷晶閘管"GTO、"大功率晶體管"GTR、"盡緣柵雙級型晶體管"IGBT等元件，采用脈寬PWM調制或矢量控制等方式將直流電逆變?yōu)轭l率可調的交流電。
以CPU為核心的控制保護部分是整個(gè)變頻裝置的指揮中心、其通過(guò)輸進(jìn)CPU的軟件程序來(lái)完成控制、保護等各種功能，并且實(shí)現與DCS、PLC及其它控制系統的接口。
變頻裝置按其工作電壓還有高壓、低壓之分，高壓變頻器又可分為直接高壓型和高一低一高型。各種類(lèi)型的變頻器有不同的應用場(chǎng)合，即使是相同類(lèi)型的變頻器因其技術(shù)上的差別也有著(zhù)不同的品質(zhì)和價(jià)格。因而在變頻電動(dòng)執行機構的使用中要科學(xué)的選擇變頻器和電動(dòng)機，力求最好的性能價(jià)格比。
變頻電動(dòng)執行機構中的電動(dòng)機就是異步電動(dòng)機，但是因使用的場(chǎng)合和變頻裝置采用的技術(shù)不同，有的可以使用普通的異步電動(dòng)機，有的需選用專(zhuān)用的電動(dòng)機。因此，對原來(lái)采用異步電動(dòng)機定速運行的執行機構進(jìn)行變頻改造時(shí)要慎重研究：是否可以保存原電動(dòng)機，假如保存原電動(dòng)機還需科學(xué)的選擇變頻裝置。
三、
變頻電動(dòng)執行機構在火電廠(chǎng)的應用 變頻電動(dòng)執行機構是國外首先研制成功的，國內應用較早的是石油化工、礦山機械等行業(yè)，電力行業(yè)最初是從給粉機開(kāi)始使用變頻調速的，這是由于給粉機使用低壓電動(dòng)機，低壓變頻器成熟較早、安裝簡(jiǎn)單、對電動(dòng)機進(jìn)行變頻改造比較輕易。給粉機采用變頻調速后不僅取得了明顯的經(jīng)濟效益，與采用傳統的機械調速裝置相比還有如下很多優(yōu)點(diǎn)：給粉機下粉均勻，煤粉自流現象減少，鍋爐燃燒穩定；燃料控制系統調節范圍加寬，保護功能和事故處理能力增強。正由于此，廣州市駿凱電子科技有限公司大部分電廠(chǎng)相繼對給粉電動(dòng)機和直吹式燃燒系統的給煤機進(jìn)行了變頻改造，并且都獲得了良好的運行效果。
隨著(zhù)高壓變頻技術(shù)的日益成熟，高壓變頻電動(dòng)執行機構在電力行業(yè)逐漸開(kāi)始使用，考慮到節能效果，國內使用高壓變頻裝置的設備主要集中在送風(fēng)機、引風(fēng)機、灰漿泵、低加疏水泵、升壓水泵和凝聚水泵上，國外已有在給水泵上使用高壓變頻裝置的例子。
例如，在沒(méi)有變頻電動(dòng)執行機構之前，火電機組一直采用電動(dòng)機按定速運行，通過(guò)調節送、引風(fēng)機導葉或擋板的開(kāi)度來(lái)控制鍋爐爐膛的風(fēng)量。而200MW以上機組的送、引風(fēng)機都采用高壓大功率電動(dòng)機，耗電量大，由此造成的節流損失浪費大量的廠(chǎng)用電，很不經(jīng)濟，而且由于非線(xiàn)形和響應速度慢影響自動(dòng)的投進(jìn)和調節品質(zhì)。因而，一些老電廠(chǎng)已經(jīng)或正在考慮采用變頻電動(dòng)執行機構對風(fēng)量的控制方式進(jìn)行改造，考慮到采用整體的變頻電動(dòng)執行機構固然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是改造本錢(qián)高，而原有送、引風(fēng)機的電動(dòng)機在容量等級、防護等級等指標上都能滿(mǎn)足變頻調速的要求，所以都是在保存原有設備的基礎上增加變頻裝置，方法有兩種：一種方法是，增加的變頻裝置與原電氣控制線(xiàn)路并聯(lián)，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)選擇控制電動(dòng)機運行的通路，如圖。采用這種方法，當變頻裝置故障或檢驗時(shí)，可使電動(dòng)機恢復到原有的控制方式，不影響整個(gè)機組的運行，但是兩個(gè)控制通路之間需加連鎖，以免短路。第二種方法是，往掉原有的電氣控制線(xiàn)路，直接采用變頻器控制電動(dòng)機的運行。
對老機組耗能高的高壓電機設備采用上述方法改造后不僅改善了相關(guān)控制系統的調節品質(zhì)，進(jìn)步了控制系統的穩定性和可靠性，更重要的是節省了廠(chǎng)用電。所以越來(lái)越受到電廠(chǎng)的重視，如廣州市駿凱電子科技有限公司大慶華能新華電廠(chǎng)對引風(fēng)機和灰漿泵進(jìn)行了變頻改造：安徽銅陵電廠(chǎng)對低加疏水泵進(jìn)行了變頻改造；清河電廠(chǎng)對引風(fēng)機進(jìn)行了變頻改造。改造后都取得了
較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
四、
結論 顯然，用變頻電動(dòng)執行機構代替很多傳統電動(dòng)執行機構是節約能源、改善工藝流程、進(jìn)步控制系統品質(zhì)的有效手段。但是，目前大部分變頻裝置依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴、一次性投進(jìn)高，普遍使用變頻電動(dòng)執行機構還不現實(shí)，對老機組中采用變頻調速后節能效果明顯的執行機構進(jìn)行改造、尋求高性能價(jià)格比的解決方案應該成為目前研究的重點(diǎn)。
在對老機組改造中采用變頻調速裝置的同時(shí)，在新建機組設計中盡量采用變頻電動(dòng)執行機構，這樣可以避免二次投進(jìn)的浪費；同時(shí)，為變頻電動(dòng)執行機構設計的專(zhuān)用變頻電動(dòng)機有散熱效果好、電磁損失少、比普通電動(dòng)機更節能等優(yōu)點(diǎn)，可使整個(gè)變頻電動(dòng)執行機構工作效率更高。
業(yè)務(wù)：