摘要： 本文著重介紹HARSVERT-A高壓變頻器在神頭第二發電廠的應用情況，對其節電情況進行對比，說明高壓變頻裝置的應用前景。
關鍵詞： 高壓變頻調速係統 引風機 節能降耗
高壓交流變頻調速技術是上世紀90年代迅速發展起來的一種新型電力傳動調速技術，主要用於交流電動機的變頻調速，其技術和性能勝過其它任何一種調速方式（如降壓調速、變極調速、滑差調速、內反饋串級調速和液力耦合調速）。變頻調速以其顯著的節能效益、高精確的調速精度、寬範圍的調速範圍、完善的電力電子保護功能，以及易於實現的自動通信功能，得到了廣大用戶的認可和市場的確認，在運行的安全可靠、安裝使用、維修維護等方麵，也給使用者帶來了極大的便利和快捷的服務，使之成為企業采用電機節能方式的首選。
山西神頭第二發電廠一期兩台機組為500MW汽輪發電機組，兩台機組鍋爐分別裝有兩台引風機，均為軸流風機，風量調節為入口擋板調節方式；機組運行中，引風機的入口擋板開度最大不到85%左zuo右you。由you於yu這zhe樣yang的de調tiao節jie方fang法fa僅jin僅jin是shi改gai變bian通tong道dao的de流liu通tong阻zu力li，而er驅qu動dong源yuan的de輸shu出chu功gong率lv並bing沒mei有you改gai變bian，節jie流liu損sun失shi相xiang當dang大da，浪lang費fei了le大da量liang電dian能neng。致zhi使shi廠chang用yong電dian率lv高gao，供gong電dian標biao煤mei耗hao高gao，發fa電dian成cheng本ben不bu易yi降jiang低di。同tong時shi，電dian機ji啟qi動dong時shi會hui產chan生sheng5～7倍bei的de衝chong擊ji電dian流liu，對dui電dian機ji構gou成cheng損sun害hai。鍋guo爐lu引yin風feng機ji係xi統tong自zi動dong化hua水shui平ping低di，不bu能neng及ji時shi調tiao節jie，運yun行xing效xiao率lv低di。為wei此ci采cai用yong變bian頻pin調tiao節jie方fang式shi對dui風feng機ji係xi統tong進jin行xing改gai造zao，以yi減jian少shao溢yi流liu和he節jie流liu損sun失shi，提ti高gao係xi統tong運yun行xing的de經jing濟ji性xing。
一、鍋爐引風機高壓變頻調速係統構成
1.鍋爐引風機的運行工況及特點
根(gen)據(ju)目(mu)前(qian)設(she)備(bei)配(pei)置(zhi)和(he)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)，風(feng)量(liang)隨(sui)機(ji)組(zu)負(fu)荷(he)變(bian)動(dong)，當(dang)需(xu)要(yao)調(tiao)節(jie)風(feng)量(liang)時(shi)，由(you)於(yu)風(feng)機(ji)的(de)型(xing)號(hao)在(zai)早(zao)期(qi)已(yi)經(jing)選(xuan)定(ding)，故(gu)隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)入(ru)口(kou)擋(dang)板(ban)開(kai)度(du)來(lai)解(jie)決(jue)風(feng)量(liang)的(de)問(wen)題(ti)，造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)浪(lang)費(fei)，同(tong)時(shi)由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)調(tiao)節(jie)裝(zhuang)置(zhi)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)，及(ji)與(yu)風(feng)量(liang)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)，使(shi)得(de)同(tong)機(ji)組(zu)DCS係統配合不利，自動化水平大大降低。有鑒於此，將每台爐的引風機改為變頻驅動。風量由DCS或手動給定4～20mA信號調節。
2.鍋爐引風機高壓變頻調速係統構成
HARSVERT-A06/220（適配2200kW/6kV電機）高壓變頻器1台、係統旁路開關櫃（2200kW）1台（手動，用於變頻/工頻切換）、2台500MW機組配置引風機4台，采用“一拖一”變頻控製，共有4套引風機變頻調速係統。
3.鍋爐引風機高壓變頻調速係統特點
風機調速是由電廠操作人員通過DCS係統的CRT上的模擬操作器，參照煙氣溫度、鍋爐蒸汽溫度、負壓等參數，對DCS的輸出值進行調節，此輸出值為反饋給變頻器的4～20mA標準信號，對應不同的頻率（速度）給定值，變頻器通過比較轉速輸出量與DCS速度給定之間的大小，自動調節電機的轉速，實現風機轉速控製，從而達到調節的目的。
zaicijichushang，jingguoyiduanshijiandejilei，kejiangbutongfuhehewenduxiadegeidingzhihuizhichengquxian，dingchuanquandeshangxiaxian，zhichengfengjitiaosuzhuanyongsuanfa，tongshiliyongregongyiciceliangyuanjian，jiangcaijidefuhehewenducanshujifuyadebianhuazhisongdaojizuDCS係統中，在機組DCS係統中，進行控製運算，將計算結果形成4～20mA的速度給定指令信號，反饋給變頻器，變頻器通過比較轉速輸出量與DCS速度給定之間的大小，自動調節電機的轉速，實現風機的轉速自動控製。
鍋爐引風機變頻係統具有如下特點：鍋爐引風機變頻係統，既可以變頻調速運行，也可以直接投工頻運行；為變頻器提供的交流220V控製電源掉電時，由於變頻器的控製電源和主電源沒有相位及同步要求，變頻器可以使用UPS和直流供電繼續運行，不會停機；在現場DCS速度給定信號掉線時，變頻器提供報警的同時，可按原轉速繼續運行，維持機組的工況不變；變頻器配置單元旁路功能，在局部故障時，變頻器可將故障單元旁路，降額繼續運行，減少突然停機造成的損失；保留原電機繼續使用，不改變原有風機設備任何基礎；和電廠的DCS係統實現無縫連接。
二、鍋爐引風機變頻調速節能分析計算
1.風機變頻調速的節能原理
dangcaiyongbianpintiaosushi，keyianxuyaoshengjiangdianjizhuansu，gaibianfengjidexingnengquxian，shifengjideedingcanshumanzugongyiyaoqiu，genjufengjidexiangsidinglv，biansuqianhoufengliang、風壓、功率與轉速之間的關係為：
Q1/Q2=N1/N2
H1/H2=(N1/N2) 2
P1/P2= (N1/N2) 3
Q1、H1、P1―風機在N1轉速時的風量、風壓、功率
Q2、H2、P2―風機在N2轉速時相似工況下的風量、風壓、功率
假如轉速降低一半，即：N2/N1=1/2，則P2/P1=1/8，可見降低轉速能大大降低軸功率達到節能的目的。當轉速由N1降為N2時，風機的額定工作參數Q、H、P都降低了。但從效率曲線л-Q看，Q2與Q1點(dian)的(de)效(xiao)率(lv)值(zhi)基(ji)本(ben)是(shi)一(yi)樣(yang)的(de)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)當(dang)轉(zhuan)速(su)降(jiang)低(di)時(shi)，額(e)定(ding)工(gong)作(zuo)參(can)數(shu)相(xiang)應(ying)降(jiang)低(di)，但(dan)效(xiao)率(lv)不(bu)會(hui)降(jiang)低(di)，有(you)時(shi)甚(shen)至(zhi)會(hui)提(ti)高(gao)。因(yin)此(ci)在(zai)滿(man)足(zu)操(cao)作(zuo)要(yao)求(qiu)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，風(feng)機(ji)仍(reng)能(neng)在(zai)同(tong)樣(yang)甚(shen)至(zhi)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)下(xia)工(gong)作(zuo)。
降(jiang)低(di)了(le)轉(zhuan)速(su)，風(feng)量(liang)就(jiu)不(bu)再(zai)用(yong)關(guan)小(xiao)風(feng)門(men)來(lai)控(kong)製(zhi)，風(feng)門(men)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)全(quan)開(kai)狀(zhuang)態(tai)，避(bi)免(mian)了(le)由(you)於(yu)關(guan)小(xiao)風(feng)門(men)引(yin)起(qi)的(de)風(feng)力(li)損(sun)失(shi)增(zeng)加(jia)，也(ye)就(jiu)避(bi)免(mian)了(le)總(zong)效(xiao)率(lv)的(de)下(xia)降(jiang)，確(que)保(bao)了(le)能(neng)源(yuan)的(de)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)。
工頻50Hz電網直接啟動，對電網和機械衝擊較大，聲響很大，估算其啟動一次的損耗WS=0.5JωO2(1+R1/R2)TM/ TM- TL，離心風機負載的平方轉矩特性與異步電動機起動時的機械特性曲線部分相似，可以TM/ TM- TL =1計。而變頻軟起動損耗很小，隻有上述WS的1/10，則每年的起動節能也是很可觀的。
當采用變頻調速時，50Hz滿載時功率因數為接近1，工作電流比電機額定電流值要低許多，這是由於變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用，可以為電網節約容量20%左右。
2.鍋爐引風機高壓變頻調速節能分析計 算
（1）設備參數
工頻情況的功率計算：由於在運行過程中，爐側需根據機組負荷變化的要求同時調整A、B風機完成過程控製量的調節，且A、B風機運行性能指標一致；因此可以對A、B引風機運行數據分別合並處理。並且采用流量百分比和擋板開度之間關係的變化趨勢曲線對引風機的變頻功耗進行推倒。
現取457、499MW負荷點的平均開度百分比和電動機總功率數據對100%開度情況下的總耗電功率數據特性趨勢進行計算，並且推測出100%開度情況下的總耗電功率值：
P100=(3192.30-3142.54)/(73.1-69.5)×(100-73.1)+3192.73=3935.89kW
即：100%擋板開度電動機全速運行情況下的實際總功率為3935.89kW。
變頻情況下的功率計算及節電率分析：風機設備屬平方轉矩負載，其轉速N與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關係：Q∝N,H∝N2,P∝N3,即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。通過風機數據，依據P//Pdn=( N // N0)3=(Q//Q0)3公式可依次求得風機在采用變頻調速運行時各負荷對應的風機總功耗。Pdn為擋板100%全開情況下的功率值等於P100。對於風機負載，風門開度的比值可近似看成是風量的比值。
則變頻運行情況下，較工頻運行情況下的節電率：л= (Pd- Pb)/ Pd×100%。根據上述公式可得下表結果：
三、結束語
隨著廠網分開，競價上網日趨激烈，如何降低發電成本、提高發電企業競價上網的競爭能力、加強內部管理、挖潛節能是電廠必須認真研究的一件大事，采用高壓變頻器對電廠高能耗用電設備如：送風機、引風機、給水泵、循環水泵等技術改造，不僅能收到直接的降低廠用電、jiangdigongdianmeihao，zengdashangdianwangdianliangdailaidezhijiejingjixiaoyi，erqieshebeinaizhijizudeanquankekaoxingtigao，jianshaojizuguzhangdailaideyinxingjingjixiaoyi。gaoyabianpinqijishuzaifadianchangyouzhidetuiguangyingyongdeguangkuokongjian。(神頭第二發電廠 楊嶽斌 劉江鵬)
