变频器在生物质秸秆电厂中的应用
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摘要 生物质秸秆发电是秸秆优化利用的最主要形式之一。秸秆发电利国利民，受到越来越多的人关注。本文首先介绍了生物质秸秆发电技术，其次从变频器的定义及特点，变频器在生物质秸秆电厂中的作用，物质秸秆电厂中变频器的使用管理及保养等方面，就变频器在生物质秸秆电厂中的应用进行了深入的探讨。
关键词 生物质秸秆电厂；变频器；应用
中图分类号TM62 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0164-02
0 引言
对当下化石能源几至枯竭的局面，寻找可再生的替代能源已经成为世界关注的焦点。生物质能取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源，被视为第四大能源资源。将可再生的生物质能转化为洁净电力，受到世界各国的重视。本文就变频器在生物质秸秆电厂中的应用进行探讨。
1 生物质秸秆发电技术简介
生物质发电作为新兴产业被大力扶植，未来发展前景广阔。根据发改委2009年发布的国家《可再生能源中长期发展规划》，2020年全国生物质发电装机容量将达到3 000万kV，其中农林生物质发电装机容量可达2400万kV。据相关媒体报道，我国各级政府目前核准的生物质发电项目累计超过170个，总装机超过460万kV，其中已经并网发电的项目超过50个，发电总装机已超过200万kV。
生物质秸秆发电是秸秆优化利用的最主要形式之一。随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台，秸秆发电备受关注，目前秸秆发电呈快速增长趋势。各级政府在招商引资中也都把秸秆发电作为一个重头戏，秸秆发电概念在资本市场也开始活跃。秸秆发电利国利民，受到越来越多的人关注。我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t，其中6.04亿t可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。秸杆发电不但减少了秸秆焚烧对环境造成的危害、减少了温室气体和有害气体排放，而且对带动新农村建设无疑将起到重要的促进作用。
2 变频器在生物质秸秆电厂中的应用
2.1 变频器的定义及特点
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。国内技术较领先的品牌有汇川、欧瑞（原烟台惠丰）、三晶、蓝海华腾。
2.2 变频器在生物质秸秆电厂中的作用
2.2.1 变频节能
变频器节能主要表现在生物质秸秆电厂的风机、泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
2.2.2 功率因数补偿节能
无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
2.2.3 软启动节能
生物质秸秆电厂中的电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。
我们以江苏省国信集团等在淮安楚州投资的秸秆发电项目为例，该生物质秸秆电厂采用8台CL2700系列变频器进行调速控制。变频器为直接高―高方式的电压源型，外加工频旁路切换开关。为了适应电厂设备运行安全性及工艺需要，变频器除了满足上述基本性能指标要求外，还具有如下功能：
1）风机变频改造后，既可以变频调速运行，也可以直接投工频运行。控制电源为两路交流220V，两路相互备用，当两路控制电同时故障时，UPS至少能维持30min。控制系统采用“双DSP+PLC+触摸屏”方案，系统可靠性高。DSP运行速度达到纳秒级，完全杜绝了“工控机+PLC+单片机”的工控机方案而出现的内存损坏、风扇停运等故障；
2）变频器配置单元旁路功能，在局部故障时，变频器可将故障单元旁路，降额继续运行，减少风机忽然停机造成的损失。旁路状态可以长期运行，等适当时候停机处理。具有软起动功能，没有电机启动冲击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行；系统采用中性点漂移技术，当某个功率单元出现故障时，可以自动监测故障并启动单元旁路功能，使得该单元不再投入运行，不用同时旁路故障单元的同一级其它两个功率单元，程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，系统能维持额定输出的95%以上，几乎对机组运行不产生任何影响；
3）系统的功率单元为模块化设计，同等容量的变频器功率单元均可互换，功率单元更换方便，3min即可更换一个模块和电厂的DCS系统实现无缝接口
2.3 生物质秸秆电厂中变频器的使用管理及保养
1）管理日常化，维护保养经常化。在建立机制的基础上，我们把维护保养的内容和标准溶解到变频器管理活动当中去，使维护和保养工作做到了有质、有量、有形、有效的开展，做到变频器维护保养工作经常化。为了巩固和保持变频器维护保养的标准，我们在变频器管理上严格执行交、接制度，做到“五交、三不交”。五交是：交生产和工作情况的同时，交变频器运行和使用情况；交不安全因素，预防措施和事故的处理情况；交三级过滤情况，交滴漏跑冒情况。“三不交”是：遇有变频器事故没处理完不交；变频器问题不清楚不交；卫生不达标不交。主动自觉完成当班的各项任务，做到交文明班、标准班。同时，每天要记录变频器及电机的运行数据，包括变频器输出频率，输出电流，输出电压，变频器内部直流电压，散热器温度等参数，与合理数据对照比较，以利于早日发现故障隐患。变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码，和跳闸时变频器的运行工况，以便具体分析故障原因；
2）灰尘与潮湿是变频器的最致命杀手，特别是当停机几天后，粘在电路板上的尘埃返潮，这时送电后变频器电路板就最容易打火而损坏。最好能将变频器安装在空调房里，或装在有虑尘网的电柜里。要定时清扫电路板及散热器上的灰尘；停机一段时间的变频器在通电前最好用电吹风吹一下电路板；
3）加强变频器日常检查。每两周进行一次，检查记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录环境温度，散热器温度；察看变频器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。同时，每台变频器每季度要清灰保养1 次。保养要清除变频器内部和风路内的积灰、脏物，将变频器表面擦拭干净；变频器的表面要保持清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器，察看变频器内有无发热变色部位，水泥电阻有无开裂现象，电解电容有无膨胀漏液防爆孔突出等现象，PCB 板有否异常，有没有发热烧黄部位。保养结束后，要恢复变频器的参数和接线，送电，带电机工作在3Hz 的低频约1min，以确保变频器工作正常。
3 结论
总之，变频器在生物质秸秆电厂中的应用极为重要，已经日益成为重要的驱动和控制设备，值得各级管理部门大力关注。
参考文献
[1]陈磊.低压防爆变频器在煤矿的应用研究[J].科技资讯，2009(6)：156-158.
[2]朱金伟.浅析变频器在使用中遇到的问题和故障防范[J].职业，2010(5)：173-174.
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