陈英聪
潮州深能甘露热电有限公司 广东省潮州市521000
摘要：在燃气轮机发电厂发电的过程中，给水系统、循环水系统等全厂辅助设备系统会实现大量能源上的消耗。由于技术的限制及运行的需求，以前应用的电力系统常常依据其所需的最大需求功率选择交流工频电动机。随着变频技术的广泛应用，可以将原本消耗能量较大的设备以更加合理的状态运行，使其更加高效，同时也能达成节能的目标，实现经济效益的提升。本文根据变频系统作用以及其在燃气轮机发电厂应用的重要价值进行分析，并对具体策略进行探析，以期在保证安全性的前提下实现燃气发电厂的稳定经济安全运行。
关键词：变频系统；燃气发电厂；节能稳定
引言：变频控制系统本身具有物理特性，能够有效形成能量的转换，实现对变频电机的更高效控制，更能满足各种工况的需求。通过对以前燃气发电厂情况的调查，工频电机在耗能方面较为严重。为解决这一问题，可将变频控制系统应用于工况多变的燃气电厂的转动设备，可以实现对各耗能设备的有效调节，在根本上节约能源，不仅为发电厂降低厂用电率，从而带来了经济价值，有利于发电厂的稳步发展，也为社会带来明显效益，贴合节能环保的国家政策。
1.变频系统的作用分析
1.1保证设备稳定运行
在燃气电厂生产的流程之中，电动机等转动设施的安全、稳定运行是确保电厂生产的各环节得以顺利进行的重要环节。鉴于当前燃机电厂在电网的主要作用是调峰，机组负荷波动特别大，转动设备的运行工况范围大。基于此，想要有效的降低电厂的厂用电率，实现高效生产，就需要将转动设备的能源消耗降低，尽可能的将电厂相应设施的自动化控制水平增强。想要达成这一目标，应将变频技术合理应用，运用变频调速、整流等有关技术，以替换工频电机和调节阀的方式，将参数可以控制在预定的范围之中，以增强各个设备运行上的稳定安全。此外，还应该针对电动机的真实运行状况，将变频调速相应技术适当的优化，以提升运行效果。
1.2提升生产技术水平
在燃机发电厂合理使用变频调速这一系统，可以使电气自动化在技术方面的整体水平增强。在科学技术持续发展的背景下，相关制造材料也实现了技术层面的突破，进而推动变频设备制造的发展。而变频系统的全面应用，也能够在一定程度上推动我国在这一方面的发展。同时，因其技术的先进以及稳定，还能够促进国家经济水平的稳步提高，降低发展的单位能耗。
2.变频系统在燃气轮机发电厂中应用的重要价值
在科学技术不断发展的背景下，燃气轮机这一发电方式已经在我国范围中全面运用，燃机电厂广泛应用于电网调峰、分布式能源配置中。相比大型燃煤电厂，这一发电技术具有高效性属性[1]。但是对燃气电厂近年来在厂用电率等方面的损耗相应数据深入分析，依据不完全的数据统计，可以发现投产时间较早的燃气发电厂在平均标煤耗上已经达到了230克标准煤/千瓦时。而近期投产的同类型的新电厂，由于优化全厂转动设备的控制方式，平均标煤耗能控制在210克标准煤/千瓦时。节能效果明显。另外，由于燃气电厂的特殊性，通过调节阀调节转动设备的出口压力，调节阀动作频繁，调节阀门极易损坏且维修成本高。严重制约了电厂的运行时间成本。以南方某9F型燃机电厂给水泵为例，电机从工频改造为变频后，给水泵的电耗率从0.65%减到0.45%，节能效果明显，初步计算，年节省将近400万度电。并且，汽包水位控制更加稳定。变负荷情况下，汽包水位大幅波动的频次从每年5次降低到每年1次。因此，各个合适的系统将变频系统引入进行调节，在根本角度将从前的动力驱动装置转变，也将使燃气发电厂各功能区域的设备性能强化，将资源的消耗进一步的减少，也推动发电厂的可持续性发展。
3.变频系统在燃气轮机发电厂中应用的具体策略
3.1提高调节效果
变频系统在燃气轮机发电厂中使用，会从全厂需要经常变工况的转动设备着手，通过新型的变频技术，以控制转动设备的主要参数的方式进行合理的调节，进而实现转动设备高效运行的目标。在燃气电厂中，经常需要变工况的转动设备主要有:循环水的冷却风机、锅炉给水泵、凝结水泵、燃机罩壳轴流风机、空压机等。以变频控制系统在水泵中的实际应用为例。在以前使用的调速方式一般是以调节阀门的形式，利用阀门开启的程度实现对给水量的控制。但是，这一方法在实际的运用中，电机工频启动会对电机本体和电网造成冲击。并且，在运行过程中，通过出口调节阀进行调节，具有较大的节流损失。调节频繁容易使阀门损坏，后期维护成本极高，无法有效满足当前燃机发电厂在经济方面的要求。而变频系统的应用可将这一问题解决，将从前调节方法存在的不足弥补。
根据泵的流量与扬程转速之间的关系，有等式如下：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
其中：Q为转动设备在转速n时的流量；
H为转动设备在转速n时的功率，
通过上述公式可知，在实际应用中，在自动控制的前提下，对于泵的出力进行测量，当对于流量的要求变小时，变频系统就下达相应的指令，将电机的转速降低，在确保扬程降低同样满足系统要求前提下，降低泵的流量。进而达到控制转动设备参数的目的。在开展对相关数据的收集对比分析后，利用变频控制系统，泵转轴功率的消耗大幅度降低。
3.2增强节能成效
变频系统本身就有着较强的调节效果，还要利用变频系统的应用将相关设备的损耗减小。根据泵与风机功率与转速之间的关系，有等式如下：
P1/P2=(n1/n2)3
其中：P1为转动设备在转速n1时的功率；
P2为转动设备在转速n2时的功率，
由上述公式可知，降低电机转速，电机的功率降幅极大。通过采用变频控制这一方式，可以将转动设备的相应能源消耗的成本降低，降低燃气电厂的厂用电率。将企业本身的经济效益提升。在燃气轮机发电厂中，大多设施都有着能耗多的情况。同时，部分设施能耗是不能避免的。例如，发电厂中的电机设备。电机设备在设计的初始时期，需要满足电机的电压要求。因此，当发电机出现电压低的情况时，电机就会以最快的速度进入到低电压的这一状态之中，影响电机的运行，进而影响全厂系统的稳定性。而变频控制系统在燃气发电厂之中使用，能够降低转动设备的转速而不改变设备的电压。在可以预见的范围内实现各个不同设备在能源上损耗的明显降低，提升节能的效果，如燃气发电厂中的水泵。水泵在工频的运行中，必须要提供较大的功率予以支持。通过相关数据可以知道，在燃气发电厂中，水泵所损耗的电能大约在总的耗电能的70%。但在变频系统的应用之中，以前利用调节阀调节出口压力的方式已经出现转变。以某9F级燃气电厂的凝结水泵为例采用变频控制，年节省用电成本近40万元[2]，节能成效突出。
3.3提升经济效益
在燃气发电厂中应用变频系统，其具有的经济价值明显，主要是体现在系统本身以及应用价值比方面。近些年来，随着变频系统的广泛应用，变频系统的相应价值已经变得较为稳定。同时，变频系统的有关技术也获得一定的优化，在基础层面上将变频系统整体的性价比提升。将变频系统在发电厂中全面应用，近几年新建的燃机电厂中，各种变工况的转动设备均基本配置变频装置在整体层面上提高了发电厂的经济效益。但是基于变频系统在实际应用上的特征，其在工作之中会一直发出变频波形，会形成了极大的噪音，对于发电厂的工作环境造成一定的消极影响。为将这一问题有效处理，变频控制系统的生产厂家需要在这一系统加入噪音过滤器等，将变频系统所造成的影响大幅度的降低。此外，燃气电厂由于起停次数较多，启动方式多采用静态变频启动装置，该变频系统还具有过滤电波的功效[3]，这一功能可以对于过大的电压实现合理有效的调节，将工作电压的稳定性提高，进而确保燃机发电机的安全[4]，减少设备出现问题的可能，也提升了燃气电厂的经济效益。
结束语：变频系统在燃气轮机发电厂中的应用效果明显，在变频系统的应用中，极大降低了发电厂的厂用电率，也提高了转动设备在变工况下的运行条件，优化了燃气发电厂的运行方式。但就目前情况分析，想要更好的提升变频系统的应用成效，需要在平时注重对变频系统的维护工作，按照一定的时间周期对其进行保养，提高变频系统的稳定性，方可进一步提高燃气电厂的可持续性。
参考文献：
[1]王健,胡立生. 变频系统在燃气轮机发电厂中的应用及探索[J]. 信息化建设,2015,(11):266.
[2]王健. 变频系统在燃气轮机发电厂中的应用及探索[D].上海交通大学,2015.
[3]林伟. 考虑燃气轮机变频启动的发电机保护系统研究[D].华北电力大学,2014.
[4]黄成力,邱家训,梁旭彪,刘明行. 西门子燃气轮机配套发电机结构及变频启动系统[J]. 上海电力,2006,(01):17-20.