在我國的二次能源結(jié)構(gòu)中，火電約占74%(發(fā)電量占80%)。目前，由于種種原因火電廠的給水泵、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)等大型電機(jī)存在著“大馬拉小車”的現(xiàn)象，火力發(fā)電能耗高，廠用電率長期在8%左右，由于系統(tǒng)調(diào)峰的需要，要求機(jī)組的出力必須不斷變化，造成了輔機(jī)效率很低。因此，改進(jìn)火電廠輔機(jī)設(shè)備，開展節(jié)能降耗，提高效率顯得十分必要。
目前，世界上成熟的電機(jī)調(diào)速運(yùn)行方式主要有五種：電磁調(diào)速、液力偶合調(diào)速、變頻調(diào)速、變級調(diào)速和串級調(diào)速。其中，內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)性價比最佳。2000～2001年，四川宜賓發(fā)電總廠對2×100 MW發(fā)電機(jī)組8臺引送風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，將其改造成內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)，本文僅介紹內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)在其中一臺發(fā)電機(jī)組的四臺引送風(fēng)機(jī)的應(yīng)用情況。
1風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)能原理
當(dāng)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)量。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)手段是通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)擋板的開度，即改變風(fēng)道阻力的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量，風(fēng)機(jī)效率往往運(yùn)行在最低點(diǎn)。如果風(fēng)機(jī)能在調(diào)速狀態(tài)下運(yùn)行，則可將風(fēng)機(jī)擋板全開，通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整風(fēng)量，使風(fēng)道的阻力減小至最小，此時風(fēng)機(jī)可以始終處于高效點(diǎn)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)由恒速運(yùn)行改為調(diào)速運(yùn)行，機(jī)組帶低負(fù)荷和滿負(fù)荷時，都能節(jié)約用電。
根據(jù)風(fēng)機(jī)的功率消耗與其轉(zhuǎn)速的立方成正比的原理，利用內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速，從而使風(fēng)量與壓力隨時符合實(shí)際需要，從而節(jié)約電能。因此，有必要將電廠引送風(fēng)機(jī)改造為可調(diào)速運(yùn)行的電機(jī)，以達(dá)到節(jié)能和降低廠用電損壞的目的。
串級調(diào)速電機(jī)調(diào)速是由轉(zhuǎn)子繞組串附加電勢實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的串級調(diào)速附加電勢由系統(tǒng)通過變壓器變壓后提供的，因此損耗大，且諧波大。而內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)在原電機(jī)定子上增設(shè)一套三相對稱繞組，稱為調(diào)節(jié)繞組，附加電勢由調(diào)節(jié)繞組從主繞組感應(yīng)的電勢所提供，通過變流系統(tǒng)將該電勢串入電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，改變其串入電勢的大小即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速，并通過與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生正向的拖動轉(zhuǎn)矩，這就使電機(jī)從電網(wǎng)吸收的有功功率減少，主繞組的有功電流隨轉(zhuǎn)速正比變化，達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。
內(nèi)反饋串級調(diào)速系統(tǒng)含有內(nèi)補(bǔ)償裝置，用以補(bǔ)償調(diào)節(jié)繞組的滯后電流，減少損耗并提高功率因數(shù)，補(bǔ)償裝置還具有諧波濾出功能，以抑制對電網(wǎng)的諧波污染。
2改造后電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)
宜賓發(fā)電總廠豆壩電廠3號機(jī)組額定出力為100 MW，3號爐引送風(fēng)電機(jī)改造成內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)，于2001年10月投入運(yùn)行。引送風(fēng)機(jī)電機(jī)共四臺。
改造后電機(jī)參數(shù)（引送風(fēng)機(jī)電機(jī)型號規(guī)格相同）：型號JRNT157-6，額定功率600 kW，定子電壓3 kV，定子電流134 A，轉(zhuǎn)子電流585A，轉(zhuǎn)子電壓630 V，調(diào)節(jié)繞組電流271 A，調(diào)節(jié)繞組電壓641 V，額定轉(zhuǎn)速 985 r/min。
3性能考核試驗(yàn)情況
3．1電機(jī)啟動性能試驗(yàn)
乙引風(fēng)電機(jī)最大啟動電流峰－峰值約為1 023 A,有效值為362 A，為2.7倍額定電流，啟動時間28 s。乙送風(fēng)電機(jī)最大啟動電流峰－峰值約為1 336 A,有效值為472 A，為3.5倍額定電流，啟動時間31 s。普通電機(jī)啟動電流一般約為5～7倍額定電流。內(nèi)反饋串級調(diào)速電機(jī)啟動電流倍數(shù)較小，對電機(jī)沖擊較小。
3．2節(jié)電效果測試
四臺
電機(jī)節(jié)電效果見表1所示。四臺引送風(fēng)電機(jī)綜合節(jié)電率隨著發(fā)電機(jī)負(fù)載增加而減小。在發(fā)電機(jī)負(fù)載為55%～100%額定負(fù)荷時，對應(yīng)節(jié)電率分別為60.3%～9.9%，平均節(jié)電率為44.6%,節(jié)電效果較為顯著，在低負(fù)荷時節(jié)電效果最為顯著，在高負(fù)荷時節(jié)電效果不太顯著。為了盡量節(jié)電，風(fēng)機(jī)在調(diào)速時擋板應(yīng)盡量開大。
