1 引言

風(fēng)機(jī)和水泵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的數(shù)量眾多，分布面極廣，耗電量巨大。據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)風(fēng)機(jī)、水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘考s35000mw，耗電量約占全國(guó)電力消耗總量的40％左右。目前，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力，其潛力挖掘的焦點(diǎn)是提高風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行效率。據(jù)估計(jì)，提高風(fēng)機(jī)和水泵系統(tǒng)運(yùn)行效率的節(jié)能潛力可達(dá)300～500億kwh/年，相當(dāng)于6～10個(gè)裝機(jī)容量為1000mw級(jí)的大型火力發(fā)電廠的年發(fā)電總量。

在火力發(fā)電廠中，風(fēng)機(jī)和水泵也是最主要的耗電設(shè)備，且容量大、耗電多。加上這些設(shè)備都是長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行和常常處于低負(fù)荷及變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其節(jié)能潛力則更加巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)火力發(fā)電廠的八種風(fēng)機(jī)和水泵，即送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)、鍋爐給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵和灰漿泵，其配套電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?5000mw，年總用電量為520億kwh，占全國(guó)火電發(fā)電量的5.8％。發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，直接關(guān)系到廠用電率的高低。隨著電力行業(yè)改革的不斷深化，廠網(wǎng)分家、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等政策的逐步實(shí)施，降低廠用電率，降低發(fā)電成本提高電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力，已成為各發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

我國(guó)火電機(jī)組的平均煤耗為400g/kwh，比發(fā)達(dá)國(guó)家高70～100g/kwh，而廠用電率的高低是影響供電煤耗和發(fā)電成本的主要因素之一。國(guó)產(chǎn)300mw機(jī)組的廠用電率平均為4.71％，而進(jìn)口(ge公司)機(jī)組為3.81%，國(guó)產(chǎn)機(jī)組比進(jìn)口機(jī)組的廠用電率約高20％。其偏高的原因主要是輔機(jī)電動(dòng)機(jī)在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面存在問題和差距。

國(guó)外火電廠的風(fēng)機(jī)和水泵已紛紛增設(shè)調(diào)速裝置，而目前我國(guó)火電廠中除少量采用汽動(dòng)給水泵，液力耦合器及雙速電機(jī)外，其他風(fēng)機(jī)和水泵基本上都采用定速驅(qū)動(dòng)。這種定速驅(qū)動(dòng)的泵，由于采用出口閥調(diào)節(jié)流量，風(fēng)機(jī)則采用入口風(fēng)門調(diào)節(jié)流量，它們都存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。尤其在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行偏離高效點(diǎn)，使運(yùn)行效率降低。調(diào)查表明:我國(guó)50mw以上機(jī)組鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低于70％的占一半以上，低于50％的占20％左右。由于目前普遍的機(jī)組負(fù)荷偏低，風(fēng)機(jī)的效率就更低，有的甚至不到30％，結(jié)果是白白地浪費(fèi)掉大量的電能。

目前國(guó)內(nèi)的火電機(jī)組大都處于低負(fù)荷或變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其原因主要有以下幾點(diǎn):
(1) 近年來(lái)由于裝機(jī)容量的迅速增長(zhǎng)，全國(guó)基本上擺脫了電力供應(yīng)緊張的局面，電力供應(yīng)有了盈余，火電機(jī)組不得不壓低負(fù)荷運(yùn)行;
(2) 由于負(fù)荷結(jié)構(gòu)的變化，電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差加大，其值一般達(dá)到電網(wǎng)最高負(fù)荷的30％，有的電網(wǎng)甚至高達(dá)50％;
(3) 由于目前電網(wǎng)還缺少專門帶尖峰負(fù)荷的機(jī)組(例如壩庫(kù)式水電機(jī)組，抽水蓄能機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)組等)，所以一般電網(wǎng)的尖峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷都要求火電機(jī)組來(lái)承擔(dān)，火電機(jī)組不得不作調(diào)峰變負(fù)荷運(yùn)行。在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行方式下，如果主要輔機(jī)采用高效可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代常規(guī)的定速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，無(wú)疑可節(jié)約大量的節(jié)流損耗，節(jié)電效果顯著，潛力巨大，這已是不爭(zhēng)的事實(shí)。除此之外，由于可調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都具有軟起動(dòng)功能，可使電廠輔機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，避免了由于電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)引起的電網(wǎng)沖擊和機(jī)械沖擊，從而可以防止與此有關(guān)的一系列事故的發(fā)生。例如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條的疲勞斷裂，定子端部繞組絕緣損壞擊穿等重大事故，提高了輔機(jī)運(yùn)行的可靠性。

2 風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速運(yùn)行的必要性

2.1 風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)是火力發(fā)電廠重要的輔助設(shè)備之一，鍋爐的四大風(fēng)機(jī)(送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)或排粉風(fēng)機(jī)和煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī))的總耗電量約占機(jī)組發(fā)電量的2％左右。隨著火電機(jī)組容量的提高，電站鍋爐風(fēng)機(jī)的容量也在不斷增大，如國(guó)產(chǎn)200mw機(jī)組，風(fēng)機(jī)的總功率達(dá)6440kw(其中，送風(fēng)機(jī)二臺(tái)2500kw，引風(fēng)機(jī)二臺(tái)2500kw，排粉風(fēng)機(jī)總功率1440kw)，占機(jī)組容量的3％以上。因此，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率對(duì)降低廠用電率具有重要的作用。

我國(guó)電站風(fēng)機(jī)已普遍采用了高效離心風(fēng)機(jī)，但實(shí)際運(yùn)行效率并不高，其主要原因之一是風(fēng)機(jī)的調(diào)速性能差，二是運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)的最高效率點(diǎn)。我國(guó)現(xiàn)行的火電設(shè)計(jì)規(guī)程sdj－79規(guī)定，燃煤鍋爐的送、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕度分別為5％和5％～10％，風(fēng)壓裕度分別為10％和10％～15％。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中，很難準(zhǔn)確地計(jì)算出管網(wǎng)的阻力，并考慮到長(zhǎng)期運(yùn)行過程中可能發(fā)生的各種問題，通常總是把系統(tǒng)的最大風(fēng)量和風(fēng)壓富裕量作為選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)的設(shè)計(jì)值。但風(fēng)機(jī)的型號(hào)和系列是有限的，往往在選用不到合適的風(fēng)機(jī)型號(hào)時(shí)，只好往大機(jī)號(hào)上靠。這樣，電站鍋爐送引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓富裕度達(dá)20％～30％是比較常見的。

電站鍋爐風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓的富裕度以及機(jī)組的調(diào)峰運(yùn)行導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)高效點(diǎn)相偏離，從而使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率大幅度下降。一般情況下，采用風(fēng)門調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)，在兩者偏離10％時(shí)，效率下降8％左右;偏離20％時(shí)，效率下降20％左右;而偏離30％時(shí)，效率則下降30％以上。對(duì)于采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，這是一個(gè)固有的不可避免的問題?？梢?，鍋爐送、引風(fēng)機(jī)的用電量中，很大一部分是因風(fēng)機(jī)的型號(hào)與管網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)不匹配及調(diào)節(jié)方式不當(dāng)而被調(diào)節(jié)風(fēng)門消耗掉的。因此，改進(jìn)離心風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式是提高風(fēng)機(jī)效率，降低風(fēng)機(jī)耗電量的最有效途徑。

2.2 水泵
火力發(fā)電機(jī)組必須配備的水泵主要有鍋爐給水泵、循環(huán)水泵和凝結(jié)水泵，其次還有射水泵、低壓加熱器疏水泵、熱網(wǎng)水泵、冷卻水泵、灰漿泵、軸封水泵、除鹽水泵、清水泵、過濾器反洗泵、生活水泵、消防水泵和補(bǔ)給水泵等。這些水泵數(shù)量多，總裝機(jī)容量大:50mw火電機(jī)組的主要配套水泵的總裝機(jī)容量為6430kw，占機(jī)組容量的12.86％;100mw機(jī)組為10480kw，占10.48％;200mw機(jī)組為15450kw，占7.73％。100mw機(jī)組主要配套水泵的總耗電量約占全部廠用電量的70％左右。由此可見，水泵確實(shí)是火力發(fā)電廠中耗電量最大的一類輔機(jī)。因此，提高水泵的運(yùn)行效率，降低水泵的電耗對(duì)降低廠用電率具有舉足輕重的意義。
與風(fēng)機(jī)一樣，除因設(shè)計(jì)中層層加碼，留有過大富裕量，造成大馬拉小車現(xiàn)象之外，還由于為滿足生產(chǎn)工藝上的要求而采用節(jié)流調(diào)節(jié)，造成更大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。以鍋爐給水泵為例，一臺(tái)200mw發(fā)電機(jī)組的給水泵，其電動(dòng)機(jī)功率達(dá)5000kw，水泵的出口壓力為25.0mpa，而正常運(yùn)行時(shí)的汽包壓力為16.5mpa。造成水泵的出口壓力與正常的汽包壓力之間的差別如此之大(8.5mpa)的原因有兩個(gè):
(1) 鍋爐檢修以后打水壓試驗(yàn)的需要;
(2) 為給水調(diào)節(jié)閥前提供較大的壓力，以提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。
由以上分析可知，當(dāng)電動(dòng)機(jī)定速運(yùn)行時(shí)，為了維持汽包壓力在正常值，必須在給水管道上加裝給水調(diào)節(jié)閥，增加阻力，以至消耗大量的能源。若電機(jī)采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)，則可用改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)滿足不同的壓力要求，節(jié)省了因閥門阻力引起的附加損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)以調(diào)速方法改變壓力的響應(yīng)速度遠(yuǎn)比改變閥門開度來(lái)的快，使鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)加快，改善了鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能。

為了降低水泵的能耗，除了提高水泵本身的效率、降低管路系統(tǒng)阻力、合理配套并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度外，采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)是一種更加有效的途徑。因?yàn)榇蠖鄶?shù)水泵都需要根據(jù)主機(jī)負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)流量，對(duì)調(diào)峰機(jī)組的水泵則尤其如此。根據(jù)目前我國(guó)電網(wǎng)的負(fù)荷情況，大多數(shù)125mw機(jī)組已參與調(diào)峰，為擴(kuò)大調(diào)峰能力甚至一些200mw機(jī)組也不得不參與調(diào)峰運(yùn)行。為這類調(diào)峰機(jī)組配套的各種水泵最好采用調(diào)速驅(qū)動(dòng)，以獲得最佳節(jié)能效果。例如，有一臺(tái)國(guó)產(chǎn)200mw機(jī)組配備三臺(tái)dg400－180型定速給水泵，當(dāng)主機(jī)負(fù)荷為180mw時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)泵，調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失高達(dá)2.21mpa，僅此一項(xiàng)每年浪費(fèi)電能883.9萬(wàn)kwh。如果改用一臺(tái)全容量調(diào)速給水泵則可以節(jié)省大量電能(見表1)。由表1可見，當(dāng)主機(jī)采用定壓運(yùn)行方式時(shí)可平均節(jié)電20％，當(dāng)主機(jī)采用定-滑-定運(yùn)行方式時(shí)可平均節(jié)電30％。以上是沒有考慮給水焓升變化的計(jì)算結(jié)果，如果考慮調(diào)速泵中給水焓升較小，則平均節(jié)電率將下降3％～5％。


3 各種調(diào)速方案的初投資和回收期

由于設(shè)備的具體價(jià)格是逐年變動(dòng)的，若以具體價(jià)格作比較容易引起混亂，故以相對(duì)價(jià)格作為討論的依據(jù)較好。如以普通的三相交流異步電動(dòng)機(jī)的價(jià)格為1.0，各種調(diào)速系統(tǒng)的價(jià)格以電機(jī)價(jià)格為基礎(chǔ)給出，比較直觀、真實(shí)。各種調(diào)速方案的初投資和回收期見表2。

4 各種調(diào)速裝置的性能比較

現(xiàn)將各種調(diào)速裝置的性能比較述說如下:
(1) 變極調(diào)速 　
調(diào)速原理:改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)p，可使電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n0=60f1/p改變(f1為電網(wǎng)周波)，達(dá)到調(diào)速的目的。

優(yōu)點(diǎn):
·因轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損耗少，效率高；
·控制簡(jiǎn)單；
·價(jià)格便宜，投資少；
·使用維護(hù)簡(jiǎn)單方便。 　
缺點(diǎn):
有級(jí)調(diào)速，而且級(jí)差較大，所以不能平滑調(diào)速。 　
適用場(chǎng)合:鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。不要求平滑、連續(xù)和頻繁調(diào)速的場(chǎng)合。
(2) 變頻調(diào)速 　
調(diào)速原理:利用各種型式的變頻器改變異步電動(dòng)機(jī)定子端輸入電源的頻率，以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。主要有交－直－交式電壓型、電流型等變頻器。
優(yōu)點(diǎn):
·因轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損耗少，效率高；
·特性硬，調(diào)速精度高；
·無(wú)級(jí)調(diào)速；
·調(diào)速范圍大；
·起動(dòng)及制動(dòng)能耗少
缺點(diǎn):
· 變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜;
·投資大;要求使用、維護(hù)技術(shù)水平高;
·產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)有污染，對(duì)電機(jī)有影響。
·適用場(chǎng)合:鼠籠型及繞線型異步電動(dòng)機(jī)及同步電動(dòng)機(jī)。
(3) 串極調(diào)速 　
調(diào)速原理:在繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入一個(gè)與轉(zhuǎn)子電勢(shì)頻率相同、相位相反的附加電勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)子電勢(shì)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)重新穩(wěn)定運(yùn)行在所要求的轉(zhuǎn)速。主要型式為可控硅串級(jí)，它又可分為低同步速串級(jí)調(diào)速、超同步速串級(jí)調(diào)速及內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速三種。
優(yōu)點(diǎn):
·各種串級(jí)調(diào)速的效率高，節(jié)能效果好;
·調(diào)速裝置的容量與調(diào)速范圍成正比，范圍小時(shí)裝置容量也小，所以成本較低，投資少;
·平滑無(wú)級(jí)調(diào)速;
·可控硅串級(jí)因無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，所以維護(hù)容易，控制方便;
·內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速可省掉逆變變壓器及高壓操作柜。
缺點(diǎn):
·可控硅串級(jí)調(diào)速功率因數(shù)低;
·可控硅串級(jí)調(diào)速產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)有污染;
·內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速需采用特制的內(nèi)反饋繞線式電機(jī);
·只能用于繞線型異步電動(dòng)機(jī)。 　
適用場(chǎng)合:繞線型異步電動(dòng)機(jī)。要求調(diào)速范圍不大 (70％～95％)的場(chǎng)合。若采用超同步速串級(jí)調(diào)速，可使調(diào)速范圍擴(kuò)大到50％～150％。
(4) 無(wú)刷雙饋?zhàn)冾l調(diào)速電機(jī)
調(diào)速原理:無(wú)刷雙饋?zhàn)冾l調(diào)速電機(jī)是一種特制的調(diào)速電機(jī)?；窘Y(jié)構(gòu)是一個(gè)定子、一個(gè)轉(zhuǎn)子、一套公共磁路，定子繞組有兩套對(duì)應(yīng)不同極數(shù)的出線端。一套出線接往工頻電源作為功率繞組;另一套出線接變頻電源作為控制繞組。在二套繞組極性確定的情況下，通過改變控制繞組變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速。
優(yōu)點(diǎn):
· 通過變頻器的功率僅占電機(jī)總功率的一小部分，可以大大降低變頻器的容量，同時(shí)大大降低變頻器功率器件的耐壓要求，從而大大降低了調(diào)速系統(tǒng)的成本;
·功率因數(shù)可調(diào)，可以提高調(diào)速系統(tǒng)的力能指標(biāo);
·由于取消了電刷和滑環(huán)結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；
·既使在變頻器發(fā)生故障的情況下，電機(jī)仍然可以運(yùn)行于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)下；
·電機(jī)的轉(zhuǎn)速僅與功率繞組和控制繞組的極數(shù)、頻率及相序有關(guān)，而與負(fù)載轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)。　
缺點(diǎn):
·必須更換特制的無(wú)刷雙饋電機(jī);
·起動(dòng)特性較差，要借助感應(yīng)起動(dòng)器或外接電阻起動(dòng);
·調(diào)速效率稍差。 　
適用場(chǎng)合:長(zhǎng)期連續(xù)工作，不需要頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合。
(5) 無(wú)換向器電機(jī)調(diào)速 　
調(diào)速原理:無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)是指由變頻器、同步電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器組成的可變速電機(jī)。無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)的工作原理與具有三個(gè)換向片的直流電動(dòng)機(jī)相似，其轉(zhuǎn)速控制是采用改變整流器晶閘管的導(dǎo)通角從而改變整流器的輸出直流電壓實(shí)現(xiàn)的。 　
優(yōu)點(diǎn):
·調(diào)速特性好;
·調(diào)速效率高;
·與直流電動(dòng)機(jī)相比，去掉了換向器和電刷，提高了調(diào)速系統(tǒng)的可靠性;
·控制線路比變頻器簡(jiǎn)單，從而成本降低;
·容量大，轉(zhuǎn)速高。 　
缺點(diǎn):
·無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)及低速運(yùn)行特性差;
·過載能力低;
·調(diào)速裝置的體積大，且產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)有污染;
·需采用特制的無(wú)換向器電動(dòng)機(jī);
·與變頻調(diào)速一樣，全部功率通過控制器，增加了功率器件的電壓、電流耐量和投資。
適用場(chǎng)合:大容量(大于5000kw)、高轉(zhuǎn)速(大于4000r/min)的場(chǎng)合。
(6) 定子調(diào)壓調(diào)速 　
調(diào)速原理:改變加在異步電動(dòng)機(jī)定子端的電壓，使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性發(fā)生變化，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也變改變了。 　
優(yōu)點(diǎn):
·線路簡(jiǎn)單，運(yùn)行比較可靠;
·調(diào)壓裝置體積小;
·價(jià)格便宜，投資少;
·使用、維護(hù)比較簡(jiǎn)單;
·便于自動(dòng)控制及遠(yuǎn)方操作。 　
缺點(diǎn):
·低速時(shí)轉(zhuǎn)差功率損耗大，效率低;
·調(diào)速特性軟;
·產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)有污染，對(duì)電機(jī)有影響。
適用場(chǎng)合:大容量繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻;高轉(zhuǎn)子電阻的籠型異步電動(dòng)機(jī)。
(7) 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 　
調(diào)速原理:在繞線型異步電動(dòng)機(jī)的每組轉(zhuǎn)子電路中串入附加電阻，則轉(zhuǎn)子電流立即減小，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。轉(zhuǎn)速下降后轉(zhuǎn)差率加大，因而使轉(zhuǎn)子電勢(shì)增大，轉(zhuǎn)子電流重新增加，直到電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行在較低轉(zhuǎn)速。 　
優(yōu)點(diǎn):
·調(diào)速方法簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的控制設(shè)備，可靠性高;
·投資少;
· 技術(shù)不復(fù)雜，容易掌握、功率因素較高;
·不產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)無(wú)影響;
·起動(dòng)和調(diào)速設(shè)備合二為一;
·利用液體電阻時(shí)，可實(shí)現(xiàn)平滑、連續(xù)調(diào)速。 　
缺點(diǎn):
· 效率低，因?yàn)檗D(zhuǎn)差功率以熱能形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻上;
·機(jī)械特性較軟，串接電阻越大特性越軟;
·串金屬電阻體積較大，抽頭困難，不易做到無(wú)級(jí)調(diào)速，平滑性差。 　
適用場(chǎng)合:繞線型異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬度要求不高的場(chǎng)合。
(8) 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī) 　
調(diào)速原理:電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由不調(diào)速的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)和靠勵(lì)磁電流調(diào)速的電磁滑差離合器組成。電磁滑差離合器由直流電源勵(lì)磁，改變磁場(chǎng)強(qiáng)度(即改變勵(lì)磁電流的大小)即可改變電磁滑差離合器磁極的轉(zhuǎn)速，因而與磁極連接的風(fēng)機(jī)水泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也得到調(diào)節(jié)。 　
優(yōu)點(diǎn):
·調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠;
·價(jià)格便宜，投資少;
·控制線路簡(jiǎn)單，維修容易;
·控制裝置容量較小，一般為電動(dòng)機(jī)容量的1％~2％，因此占地面積小;
·在采用閉環(huán)控制時(shí)，調(diào)速范圍大于10；
·不產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)無(wú)影響。 　
缺點(diǎn):
·電磁滑差離合器本身滑差大，最高輸出轉(zhuǎn)速僅為電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速的80％～90％;
·低速時(shí)效率較低，因?yàn)檎{(diào)速過程中產(chǎn)生的滑差損失以熱能形式損耗了。 　
適用場(chǎng)合:中、小容量的鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。
(9) 液力耦合器 　
調(diào)速原理:液力耦合器的泵輪和渦輪分別與電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的軸連接，泵輪帶動(dòng)油旋轉(zhuǎn)并把從電動(dòng)機(jī)得到的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橛偷膭?dòng)能和壓力能，而后工作油進(jìn)入渦輪，并推動(dòng)渦輪做功，油流經(jīng)渦輪后能量降低，再回到泵輪吸收能量，就這樣靠油的循環(huán)動(dòng)力傳遞功率。調(diào)節(jié)泵輪及渦輪腔室中的油量便可以改變渦輪的轉(zhuǎn)速，達(dá)到泵調(diào)速的目的。
優(yōu)點(diǎn):
·功率適應(yīng)范圍大，可以滿足從幾十至幾千乃至上萬(wàn)千瓦的不同功率的需要;
·結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，使用方便;
·價(jià)格適中，改造投資不算太大;
·滑差損失功率最大不超過15％;
·可空載起動(dòng)，從而大大降低了起動(dòng)電流;
·不產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)無(wú)影響;
·無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬(20％～97％);
·對(duì)電動(dòng)機(jī)和水泵有過載保護(hù)功能;　
·可以隔離電動(dòng)機(jī)和泵的振動(dòng)，緩和沖擊。 　
缺點(diǎn):
·有滑差損失，所以屬低效調(diào)速裝置;　
·滑差功率損耗變?yōu)橛偷臒崃渴褂蜏厣?，所以需要冷卻設(shè)備;　
·低速、小功率的液力耦合器造價(jià)較高;
·效率低，效率與轉(zhuǎn)差成反比;
·液力耦合器達(dá)不到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速;
·一旦液力耦合器出故障，設(shè)備就需停止運(yùn)行;
·調(diào)速精度差，穩(wěn)定性差。 　
適用場(chǎng)合:大功率、高轉(zhuǎn)速的鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。
(10) 汽輪機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng) 　
調(diào)速原理:用汽輪機(jī)直接調(diào)速驅(qū)動(dòng)大功率、高轉(zhuǎn)速的鍋爐給水泵是火力發(fā)電廠大容量機(jī)組給水泵的主要驅(qū)動(dòng)方式之一。通過調(diào)速器控制汽輪機(jī)的進(jìn)汽量即可以獲得需要的轉(zhuǎn)速。
優(yōu)點(diǎn):
·可以降低發(fā)電凈熱耗率，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;
·可以增加發(fā)電廠的輸出電量;
·可以減少?gòu)S用電變壓器及其電器設(shè)備的投資費(fèi)用;
·當(dāng)電力系統(tǒng)頻率變化時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速不受影響，提高了泵運(yùn)行的穩(wěn)定性;
·可以適應(yīng)滑參數(shù)起動(dòng)方式;
·可直接實(shí)現(xiàn)給水泵高速化，省去了升速齒輪及液力偶合器等傳動(dòng)裝置，因此也不存在
傳動(dòng)損失;
·可靠性高;
·操縱控制方便。 　
缺點(diǎn):
·汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修工作量大;　
·造價(jià)高，投資大。 　
適用場(chǎng)合:中、大容量機(jī)組的大功率、高轉(zhuǎn)速鍋爐給水泵等。

5 結(jié)束語(yǔ)
鑒于發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能的巨大經(jīng)濟(jì)潛力，和面對(duì)廠網(wǎng)分家，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的嚴(yán)峻形勢(shì)，發(fā)電廠高壓輔機(jī)調(diào)速節(jié)能改造勢(shì)在必行。各種調(diào)速方式在性能指標(biāo)、節(jié)能效果、資金投入等方面各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此在采用何種調(diào)速方案進(jìn)行節(jié)能改造方面，也沒有一個(gè)統(tǒng)一的章法。各廠應(yīng)根據(jù)機(jī)組的具體情況、負(fù)荷情況(是否調(diào)峰)、設(shè)計(jì)余量、場(chǎng)地位置、資金投入等情況全面考量，選擇適合本廠具體情況的節(jié)能改造方案。
(1) 對(duì)于常年帶滿負(fù)荷的機(jī)組，當(dāng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量裕度在30％時(shí)，選用雙速電機(jī)最為經(jīng)濟(jì)，即使在滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行工況下，電機(jī)也可在低速檔運(yùn)行，已可滿足風(fēng)量要求;當(dāng)風(fēng)量余度在20％左右時(shí)，則采用變頻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速較為經(jīng)濟(jì)，而采用雙速電機(jī)和液力耦合器不能起到節(jié)電作用;當(dāng)風(fēng)量裕度在10％左右時(shí)，采用雙速電機(jī)和液力耦合器調(diào)速還不及調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性好，而采用變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速與調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性相差不大，因而此時(shí)只要采用調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)即可，不必采用變速調(diào)節(jié)。
(2) 對(duì)于調(diào)峰機(jī)組和長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組，考慮到長(zhǎng)期運(yùn)行的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性和操作維護(hù)工作量等，變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速比雙速電機(jī)及液力耦合器等調(diào)速方式具有更大的優(yōu)越性。因此，電廠在風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能改造時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速方案。
(3) 母管制給水系統(tǒng)配備定速泵雖然可用臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，但是仍存在節(jié)流損失和運(yùn)行效率降低的問題，如改為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不僅可以進(jìn)一步提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，而且還可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。對(duì)于由多臺(tái)泵組成的母管制給水系統(tǒng)，至少要有一臺(tái)調(diào)速泵，以提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
(4) 低效調(diào)速節(jié)能方式，即使在低轉(zhuǎn)速比時(shí)，相對(duì)節(jié)流調(diào)節(jié)方式而言，也有明顯的節(jié)能效果。且因其投資少，見效快，資金回收周期短，在老機(jī)組和中小機(jī)組改造中，容易收到明顯的節(jié)能效益。
(5) 變頻調(diào)速因其調(diào)速效率高，力能指標(biāo)(功率因數(shù))高，調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高等優(yōu)勢(shì)，又可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，減少電網(wǎng)的電流沖擊及設(shè)備的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，對(duì)于大部分采用籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電廠風(fēng)機(jī)水泵，不失為目前最理想的調(diào)速方案。但其昂貴的價(jià)格又使用戶望而卻步，使其的推廣應(yīng)用受到限制。內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速和無(wú)刷雙饋?zhàn)冾l調(diào)速，則兼有變頻調(diào)速的優(yōu)良性能，又避免了用戶的高投入，是適合中國(guó)國(guó)情的具有廣闊應(yīng)用前景的風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速節(jié)能方案。

參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
徐甫榮(1946-) 男 1970年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電機(jī)工程系發(fā)電廠電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)專業(yè)，現(xiàn)為國(guó)家電力公司熱工研究院自動(dòng)化所高級(jí)工程師，主要從事火電廠熱工自動(dòng)化及交直流調(diào)速拖動(dòng)技術(shù)的研究工作。