【摘 要】从火电厂高压辅机电动机节能降耗的迫切性出发，指出变频调速节能的巨大潜力。根据经济性原则，提出了几种变频调速节能的实施方案，分析了其优缺点及适用范围。
【关键词】变频调速节能方案；经济分析
所谓节能，是提高能源的利用效率，有效地减少能源的浪费。举个简单的例子，我们都知道，在燃料的燃烧过程中，如果燃料用量变少，燃料能更充分地燃烧，第一，在产生同等能量的情况下，所用燃料的量减少；第二，燃烧更充分，那么在排放的废气中，所含的污染物质也将大大地减少。由此我们可以知道，节能的因，同样能结出减排的果。
泵与风机在国民经济各部门的数量众多，分布面极广，耗电量巨大。据有关部门的统计，泵与风机的耗电量约占全国电力消耗总量的40%左右。目前，泵与风机运行中还有很大的节能潜力，其潜力控掘的主要方向是提高泵与风机的运行效率。据估计，提高泵系统和风机系统运行效率的节能潜力达300～500亿KW·h，相当于5～10个装机容量为1000MW级的大型火力发电厂的发电总量。
在火力发电厂中，泵与风机也是最主要的耗电设备。据统计，截止到1994年底，全国火力发电厂下述八种泵与风机：送风机、引风机、一次风机、排粉风机、锅炉给水泵、循环水泵、凝结水泵、灰浆泵配套电动机的总容量为15000MW，年总用电量为520亿KW·h，占全国火力发电量的5. 8%。
辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。随着电力行业改革的不断深化，厂网分家，竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，降低发电成本提高电价竞争力，已成为各火力发电厂努力追求的经济目标，要求越来越迫切。
由电力拖动原理可知，风机和水泵类负载属平方转矩负载：即电动机轴上的转矩与其转速的平方成正比。按照流体机械的相似规律，当风机的静压等于零或水泵的静扬程等于零时，风机与水泵的流量与转速成正比，其出口压强与转速的平方成正比，而电动机轴功率则与转速的立方成正比，如果流量下降到额定流量的80%的话，电动机轴功率将下降到额定值的51.2%；如果流量下降到额定流量的60%的话，那么轴功率将下降到额定值的21.6%。当然，实际上还要考虑到调速装置本身的损耗等因素，即使如此其节电效果也是十分可观的。可见，风机、水泵采用调速驱动是一种非常有效的节能方式，因为大多数风机和水泵都需要根据发电机组负荷的变化调节流量，对于调峰机组则尤其如此。为这类机组配套的各类风机、水泵均应采用调速驱动，以获得最佳节能效果。经试验证明，对于风机和水泵类负载，采用转速调节可以节电20%～50%。
国外火电厂的风机和水泵已纷纷增设调速装置，而目前我国火力发电厂中除少量采用汽动给水泵，液力耦合器和双速电机外，其他各种风机和水泵基本上都采用定速驱动。这种定速驱动的泵，由于采用出口阀，风机则采用入口调节门调节流量，都存在节流损失，而且在变负荷时风机和水泵的运行偏离高效点，使运行效率降低。调查表明，我国50MW以上机组锅炉风机运行效率低于70%的占一半以上，低于50%的占20%。由于目前普遍的机组负荷偏低，则风机的效率就更低，甚至不到30%，白白地浪费掉大量的电能，已经到了非改不可的地步。
同时，采用变速调节，还可有效地减轻叶轮的磨损，延长使用寿命，降低噪音，并能大大改善起动性能。另外工程上对风机水泵自动控制性能的改进的需要也是十分迫切的，例如锅炉风机的自动控制，可以大幅度的改善炉内燃烧工况，从而节煤、节水，节省这些物料的运送，处理能量等。工艺条件的改善能够创造巨大的经济效益，不是简单地局限在节能的范围，人们会很快认识到这一点的。
目前，阻碍变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要难题有两个：一是我国火力发电厂中大功率电动机供电电压高（3～10KV），而变频器开关器件的耐压水平较低，造成电压匹配上的难题；二是高压大功率变频调速技术含量高、难度大、成本也高，但一般风机水泵等节能改造都要求低投入高回报，从而造成经济效益上的难题。这两个世界性难题阻碍了高压大容量变频调速技术的推广应用，因此如何解决高压供电和用高技术生产出低成本的变频调速系统是当前世界各国相关行业竞相关注的热点。
快速的成长和市场的变革推动了对国外投资和先进技术的需求的增加，以帮助中国在保护环境的同时满足其能源需求。工业部门是进行节能投资的一个特别有前途的领域，因为许多企业使用的设备和工艺还是几十年前的老旧设备和工艺。新的建筑和设备对节能技术也是需要的。
尽管能源使用的增长速度只有经济增长速度的一半，中国的主要燃料煤炭的价格，从1978年到1995年仍翻了一番。1995年的原煤产量达12.8 亿吨。中国是世界上最大的含碳矿燃料的生产者和用户。由于从生产、运输到最终使用的整个能源系统的低效率而加剧。
此外，部分是因效率低，电力生产没有跟上迅速发展的经济的需要。经常性的电力短缺降低了生产率，并导致生活的不便。问题是如此普遍，以致许多地方报纸象预报天气一样发出计划性的停电通知。电力部计划从1995年至本世纪末到少增加200GW至300GW的装机容量，即平均每年增加24GW。当然，中国无论是建造大型电站的能力还是资金，都不足以完成如此巨大的扩展。这就解释了为什么中国政府急于想吸引国外资金用于电力领域投资。
当然，政府也很清楚节能在改善与能源相关的经济和环境问题方面的潜力，已公布了能源标准和一系列附加的节能条例，它们已收录在中国的《节能法》草案中。如果这一法律获得通过，许多地方节能技术服务和监测中心将授权进行检查并将检查结果向政府报告。严厉的立法将加强对节能的需求，这一需求由于现有的节能条例和市场以及环境的压力而有了较强的增长。
由于火电厂系统复杂，而一些辅机设备往往是火电厂设备状态监测的薄弱环节，是造成机组非计划停机的主要原因之一，保证辅机设备的安全运行是电厂日常维护和维修的重要。同时，任何一个系统或主要辅机设备的故障都会电厂的经济性，造成发电成本的增加。因此，开展火电厂辅机状态监测工作，保证火电机组主要辅机设备良好的运行状态，达到优化检修的目的，具有十分重要的意义。
近年来，针对辅机部件的状态监测和诊断技术的十分迅速，辅机部件（电动机和转动部件等）的状态监测技术已经成熟。振动监测技术主要是在线和便携式振动监测仪器，对设备的振动频谱进行连续或经常性检测，以分析设备的振动特性，判断运行状态变化趋势，为设备的运行和维修提供信息。
国外辅机部件状态监测技术的发展已经成熟，监测装置和分析软件也比较先进，在国内电厂的应用越来越普遍。但在应用中发现，这些监测技术往往是独立的，主要是针对具体部件点的状况，并不能够全面监测辅机系统的状况；一般不能够全面综合的分析设备变化趋势，即不具有综合诊断故障功能。如何给出设备的整体状态诊断结果，为维修决策提供更全面的支持依据，有必要进行进一步的研究。
【参考文献】
[1]岳国良等.高压变频器及其在电厂中的应用.变频器世界，2000（11）.
[2]马小亮.大功率风机和泵节能调速发展方向探讨电气传动，999（1）.