【正文】 隨著廠網(wǎng)分開，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，如何降低成本，提高發(fā)電企業(yè)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，加強(qiáng)內(nèi)部管理，挖潛節(jié)能是電廠必須研究的一件大事，采用 低 壓變頻器對(duì)電廠高能耗用電設(shè)備 低加疏水泵 等進(jìn)行技術(shù)改造，不僅能收到直接的降低廠用電、降低供電煤耗，增大上網(wǎng)電量帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且可提高設(shè)備乃至機(jī)組的安全可靠性，減少機(jī)組故障機(jī)率。 直接和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，設(shè)備一次性投資及建設(shè)費(fèi)用 （包括配套設(shè)施及電纜等） 約 27萬元，在 半 年 的生產(chǎn)中 兩臺(tái) 低加疏水泵變頻器 的投入可以 全部收回 。 間接經(jīng)濟(jì)效益分析： 用變頻器啟動(dòng)電機(jī)，對(duì)電機(jī)、電纜、開關(guān)等無沖擊電流（有工頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是電機(jī)額定電流的 4～ 8 倍，經(jīng)常造成電機(jī)、電纜、開關(guān)損壞，有時(shí)會(huì)被迫減負(fù)荷或停機(jī)），設(shè)備健康水平大大提高，減少維護(hù)費(fèi)用和違約電量造成的經(jīng)濟(jì)損失。以年運(yùn)行天數(shù) 200 天計(jì)， 2 號(hào)機(jī)共節(jié)約廠用電量＝ 200 24 2＝ 萬度，以年發(fā)電量 26 億度計(jì)，影廠用電下降＝ 萬度247。 （二） 總投資： 2 =27萬元。 34 六、投資估算表及設(shè)備、材料明細(xì)表： （一）投資估算： 普通電機(jī)改為變頻電機(jī)（不改變冷卻方式），由于變頻器電源諧波的影響，定子繞組溫度升高，經(jīng)分析：空 空冷卻型普通電機(jī)改為空水冷卻型變頻電機(jī)，改造后的變頻電機(jī)在工業(yè)運(yùn)行中比原電機(jī)溫升還要低，其運(yùn)行性能還要好 電機(jī)改造后，電機(jī)運(yùn)行溫度可以降低，由于溫度的降低，相對(duì)電機(jī)的絕緣產(chǎn)生保護(hù)，電機(jī)使 用壽命更長(zhǎng)。 啟動(dòng)時(shí)同廠用系統(tǒng)運(yùn)行的其它設(shè)備不會(huì)因?yàn)殡妷哼^低而影響生產(chǎn)。 31 三、方案論證： （一）方案描述： 1 號(hào) 機(jī) B 低加疏水泵 、 2 號(hào) 機(jī) A 低加疏水泵 電機(jī)各采用一套 低 壓變頻裝置，利用變頻來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，用一拖 一 的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái) 低加疏水泵 的電機(jī)變頻調(diào)速），提高 低加疏水泵 的運(yùn)行效率 ； 1 號(hào) 機(jī) B 低加疏水泵 變頻柜安裝在 1 號(hào)機(jī)汽機(jī) PC B 段南側(cè)， 2 號(hào) 機(jī) A 低加疏水泵 變頻柜安裝在 2 號(hào)機(jī)汽 機(jī)PC A 段南側(cè)，把原來動(dòng)力電纜接頭從開關(guān)下側(cè)移至變頻柜輸出接線端子上，在用相同規(guī)格的電纜把開關(guān)與變頻器相連， 系統(tǒng)改造前后 示意圖如下 : 系統(tǒng)改前示圖 ： 號(hào)機(jī)汽機(jī) A段母 線號(hào)機(jī)低加疏水泵開關(guān)號(hào)機(jī)汽機(jī) 段母線號(hào)機(jī)低加疏水泵開關(guān) 32 系 統(tǒng)改后示圖 ： 號(hào)B低加疏水泵開關(guān)號(hào)機(jī)汽機(jī) 段母線 變頻 柜號(hào)A低加疏水泵開關(guān)號(hào)機(jī)汽機(jī) 段母線變頻柜號(hào)機(jī)B低加 疏水泵電機(jī) 號(hào)機(jī)A低加 疏水泵電機(jī) （二） 預(yù)期達(dá)到的效果： 通過變頻改造后， 低加疏水泵 電機(jī)能夠根據(jù)機(jī)組負(fù)荷大小自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 ，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的 軟停車、無級(jí)調(diào)速，將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流降低到額定電流 倍左右，使電動(dòng)機(jī)的電氣部分和軸承機(jī)械承受的沖擊大為減小 ，同時(shí)有效避免了管道內(nèi)的水錘效應(yīng)，避免了管道流量的突變，減少了爆管、滴漏的發(fā)生機(jī)率。各種流量的功耗計(jì)算如下（其中 為變頻器效率）： P100%=1000/=1031KW P70%=10000. 343/=354KW P50%=10000. 125/=129KW 電費(fèi)計(jì)算如下： 10311600+35 44000+1 292400=3 375200 度，一年耗電費(fèi)約 236萬元。 采用調(diào)速且要求水壓恒定時(shí)電耗計(jì)算 ： 采用調(diào)速水泵調(diào)節(jié)流量時(shí)，如果需要壓力恒定，則功耗仍然按流量 Q 和壓力 H 的乘積計(jì)算。 （ 6） 水泵調(diào)速運(yùn)行節(jié)能效益計(jì)算實(shí)例 水泵調(diào)速節(jié)能效益與水泵的特性、運(yùn)行方式、電費(fèi)水平等多種因素有關(guān)，由于這些因素在不同場(chǎng)合下千差萬別 。此時(shí)流量由 流量由 Q1變?yōu)?Q2。這種情況下，由于管網(wǎng)特性的改變，水泵的流量 Q、水壓 H、軸功率 P 和轉(zhuǎn)速 N 之間不再滿足Q∝ N、 H∝ N P∝ N3的關(guān)系，并不是轉(zhuǎn)速下降其水壓就下降，水泵速度下降且其分擔(dān)的流量下降后，只要其輸出水壓不變，就可以和其他高速水泵并聯(lián)運(yùn)行。曲線 ①②③ 分別為水泵按 N1 、 N2 和 N3 三種速度運(yùn)行時(shí)的特性曲線，曲線 ④⑤ 為管網(wǎng)特性曲線。從這一比例定律關(guān)系可見，同一臺(tái)泵在轉(zhuǎn)速變化時(shí)，泵的主要性能參數(shù)將按上述比例定律變化并且在變化過程中保持效率基本不變。 根據(jù)離心泵特性曲線公式： 其中： P—— 為泵使用的工況點(diǎn)軸功率（ KW）； Q—— 為使用工況點(diǎn)的水壓或流量（ m2/s）； H—— 為使用工況點(diǎn)的揚(yáng)程（ m）； ρ —— 為輸出介質(zhì)的密度（ kg/m3）； η —— 為使用工況點(diǎn)的泵的效率（ %）。 在使用管道閥門控制時(shí)，當(dāng)流量要求從 QA減小到 QB，就必須減小閥門開度。 24 圖 1 水泵調(diào)速時(shí)的 HQ 曲線 在上圖中，曲線 n0表示，管路中閥門開度不變時(shí)，水泵在額定轉(zhuǎn)速下的揚(yáng)程 — 流量曲線。低加疏水泵采用出口調(diào)閥調(diào)整低加疏水箱水位，節(jié)流損失大。且因其投資少，見效快，資金回收周期短，在老設(shè)備的改造中，容易收到明顯的節(jié)能效益。當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率較低并接近裝置系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，可能產(chǎn)生共振現(xiàn)象。這兩個(gè)問題是它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能的主要障礙。如萬一變頻裝置發(fā)生故 22 障，就退出運(yùn)行，不影響泵與風(fēng)機(jī)的繼續(xù)運(yùn)行；又如在接近額定頻率（ 50Hz）范圍工作時(shí)，由變頻裝置調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性并不高，變頻裝置可退出運(yùn)行，由電網(wǎng)直接供電，改用節(jié)流等常規(guī)的調(diào)節(jié)方式。 （ 4）功率因數(shù)高，可以降低變壓器和輸電線路的容量，減少線損，節(jié)省投資。所以變頻調(diào)速是一種高效調(diào)速方式。 變頻調(diào)速的主要優(yōu)缺點(diǎn) 變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）可實(shí)現(xiàn)平滑的無級(jí)調(diào)速，且 調(diào)速精度高，轉(zhuǎn)速（頻率）分辯率高。 （ 3）當(dāng)液力耦合器的轉(zhuǎn)矩一定而轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，不僅液力耦合器的體積和重量將增加，而且調(diào)速的延遲時(shí)間增大，反應(yīng)變慢，當(dāng)轉(zhuǎn)速比小于 時(shí)，還會(huì)使工作不穩(wěn)定，因此液力耦合器最適用于較高轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速的場(chǎng)合。大功率的液力耦合器除本體設(shè)備外，還要一套諸如冷油器等輔助設(shè)備和管路系統(tǒng)。 （ 7）便于控制。由于液力耦合器是柔性傳動(dòng)，其泵輪和渦輪之間有轉(zhuǎn)速差，故當(dāng)從動(dòng)軸阻力矩突然增加時(shí)，轉(zhuǎn)速差增大，甚至當(dāng)風(fēng)機(jī)或水泵等負(fù)載機(jī)器制動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不致被燒毀，風(fēng)機(jī)與水泵也可受到保護(hù)。液力耦合器的泵輪和渦輪之間沒有機(jī)械聯(lián)系，轉(zhuǎn)矩通過工作液體傳遞，是柔性連接。當(dāng)轉(zhuǎn)速變化較大時(shí)，與節(jié)流調(diào)節(jié)相比較，有顯著的節(jié)能效果。 在采用變頻器時(shí)，如果保留其液力耦合器的話，其節(jié)電率相差12～ 15％！ 18 節(jié)電率 == 100％ — 調(diào)速比 － （ 12～ 15％） 所以當(dāng)采用變頻器取代液力耦合器進(jìn)行水泵節(jié)能改造時(shí)，不去掉液力耦合器是毫無意義的 ！ （見下例） 例 4－ 3：某鍋爐給水泵不同調(diào)速方式的節(jié)能對(duì)比計(jì)算。所以其調(diào)速范圍為 %~100%，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的%時(shí)，由 P/P＇ =(n/n＇ )3，其軸功率 P＇ =1173kW，因?yàn)橐毫︸詈掀鞯恼{(diào)速效率等于調(diào)速比，這時(shí)液力耦合器的輸入功率為1173kW/% = 1400kW,再加上液力耦合器本身的損耗，輸入功率約為 1480kW，最大節(jié)電率約為 30%左右。 ＝??n (r/min) 上述兩式得出的結(jié)果略有不同是因作圖及讀數(shù)誤差引起的。 HHmm ??? 為把相似拋物線作到圖 4 上，上式（ H=）中 H 與 Q 的關(guān)系列表如下： Q(m3/h) 0 100 200 220 240 H(m) 0 460 1840 2226 2650 把列表中數(shù)值作到圖 4 上，此過 M＇點(diǎn)的相似拋物線與額定轉(zhuǎn)速下 HQ 相交于 A 點(diǎn)?，F(xiàn)欲通過變速調(diào)節(jié)，使新運(yùn)行 工況點(diǎn) M＇的流量減為 190m3/h ，試問其轉(zhuǎn)速應(yīng) 16 為多少？（額定轉(zhuǎn)速為 2950r/min） 變速調(diào)節(jié)時(shí)管路性能曲線不變，而泵的運(yùn)行工況點(diǎn)必在管路性能曲線上，故 M＇點(diǎn)可由 QM’=190m3/h 處向上作垂直線與管路性能曲線相交得出（見圖 6），由圖可讀出 M＇點(diǎn)的揚(yáng)程 HM1=1670m。由式（ 2－ 4）可知，液力耦合器的調(diào)速效率等于調(diào)速比，當(dāng)轉(zhuǎn)速比 i=時(shí)，調(diào)速效率也等于 ，這就意味著從液力耦合器輸入的功率只有一半為有效功率，而另一半則要損耗掉！因此，原動(dòng)機(jī)的輸出功率應(yīng)為 +=。 )(nnPP ? 故當(dāng) 流量下降到額定值的 50％時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)下降到額定轉(zhuǎn)速的50％，降速后風(fēng)機(jī)所需的軸功率為： kWkWPnnPP 39。39。 nn? 。下面分析比較將流量調(diào)節(jié)到風(fēng)機(jī)額定流量的 50％時(shí)，即 95 103m3/h時(shí)，采用節(jié)流調(diào)節(jié)和液力耦合器調(diào)節(jié)時(shí)各自所需的原動(dòng)機(jī)功率。 由以上推導(dǎo)的公式可以作出葉片式風(fēng)機(jī)水泵在采用液力耦合器調(diào)速時(shí)的調(diào)速效率、泵輪傳遞功率、渦輪傳遞功率、轉(zhuǎn)差損失功率與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系曲線