高壓變頻調(diào)速在火電廠鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用
| 1 引言 在火力發(fā)電機組中，風(fēng)機是配套的主要輔機之一，一般包括送風(fēng)機、引風(fēng)機及一次風(fēng)機。據(jù)資料介紹火電機組配套風(fēng)機的耗電約占發(fā)電機組發(fā)電量的1.5%～3%，對于大型火電機組，配套風(fēng)機所耗電能十分巨大。目前，我國火力發(fā)電機組的大型配套風(fēng)機主要是由6kv鼠籠電機直接驅(qū)動的。電廠風(fēng)機目前主要采用進、出口風(fēng)門擋板，進口軸向?qū)Я髌鳎M口靜葉調(diào)節(jié)器等方法進行風(fēng)門的調(diào)節(jié)以控制流量，其缺點是節(jié)流損失大，增加風(fēng)機消耗的功率，系統(tǒng)振動大、噪聲大、對環(huán)境造成惡劣的影響，同時調(diào)節(jié)閥門有時處于很高的壓力下工作，容易磨損和損壞。另外由于定速風(fēng)機啟動轉(zhuǎn)矩大，配置的電動機容量比風(fēng)機的額定容量大很多，在低負荷區(qū)，電動機工作效率很低，能源浪費嚴(yán)重。對于調(diào)峰機組，情況更為突出。調(diào)節(jié)擋板控制風(fēng)量造成管網(wǎng)內(nèi)氣流紊亂和風(fēng)量調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致管網(wǎng)振動發(fā)生和爐膛燃燒不穩(wěn)。統(tǒng)計結(jié)果表明約有10%的電動機缺陷是由啟動時的大電流及對繞組的過大電磁力直接引起的，定子繞組接頭開焊、鼠籠斷條等缺陷也都與直接啟動有關(guān)。
由于以上原因，多年來，人們一直在探求電動機的調(diào)速問題。風(fēng)機轉(zhuǎn)速是通過驅(qū)動裝置調(diào)節(jié)的，長期以來，對于需要調(diào)速的驅(qū)動機械，直流調(diào)速一直占主導(dǎo)地位，如晶閘管直流電機調(diào)速系統(tǒng)。但是由于直流電機本身結(jié)構(gòu)上存在有機械整流器和電刷，給直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)帶來了3個主要缺點: （1）維護困難; 所以也經(jīng)常采用交流滑差離合器電機，交流電機的調(diào)壓、變極、串電阻調(diào)速以及加裝液力耦合器等交流電機調(diào)速方法。但這些交流電機調(diào)速方法在精度、效率、變比、平滑等方面都不夠理想。所以，從電機結(jié)構(gòu)和特性上看，采用改變電源頻率進行調(diào)速是最理想的調(diào)速方法。 2 控制技術(shù) 這里著重介紹一下矢量控制。所謂矢量控制的想法是模擬直流機的控制特點來進行交流電機的控制。大家知道，直流電機所以調(diào)速性能好的根本原因在于直流電機的轉(zhuǎn)矩控制容易，分別控制電樞電流i和磁通φm兩個參數(shù)就能控制轉(zhuǎn)矩。電流和磁通之間互成直角且獨立，可互不影響地分別進行調(diào)節(jié)。而異步機的轉(zhuǎn)矩不僅與轉(zhuǎn)子電流i和磁通φm有關(guān)，且與轉(zhuǎn)速有關(guān)。電流i和磁通φm兩個參數(shù)既不成直角又不是兩個獨立變量。轉(zhuǎn)矩的這種復(fù)雜性是異步機難于控制的根本原因。如果通過坐標(biāo)變換理論將交流電機的定子電流i分解成磁場定向坐標(biāo)的磁場電流分量id和與之相垂直的坐標(biāo)轉(zhuǎn)矩電流分量iq，由于id、iq在同一個同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上，其相對關(guān)系是靜止的，相當(dāng)于直流量，因此對這種直流量進行控制就同于直流機了，如圖1所示。圖2是異步電機矢量控制框圖。
 （a）三相坐標(biāo)系下的三相交流繞組
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