1、高壓變頻器在火力發電廠引風機上的應用北京國電四維清潔能源技術有限公司 楊國強1概 述內蒙古新豐熱電廠，現有投產裝機容量2×300MW。機組設計出力為：300MW，機爐配有兩臺AN31e6(u19-10)型靜葉可調軸流式引風機，額定風量：321.4m3/h、全壓為5452Pa，軸功率：2104kW；配用YKK800-8-W型電動機，額定功率2500kW、額定電壓6kV、額定電流293A、功率因素：0.86、額定轉速：746r/min,電動機無調速裝置，靠改變風機靜葉的角度來調節風量。發電廠的發電負荷根據電網要求，通常在額定負荷的50%100%之間進行調整、變化，以滿足電網運行的要求；發

2、電機輸出功率的變化，鍋爐系統相關設備也要隨著負荷的變化作相應的調整。鍋爐的送風量、引風量相應變化，引風機出力調整采用通過改變風機葉片的角度來調節。通過改變風機靜葉的角度來調節風量盡管比一般采用控制入口擋板開度來實現風量的調節有一定的節能效果，但是節流損失仍然很大，特別是在低負荷運行時，電動機輸出功率大量的能源消耗在擋板上，節流損失更大。其次靜葉調節動作遲緩，造成機組負荷調整響應遲滯。異步電動機在啟動時啟動電流一般達到電動機額定電流的5-8倍，對電動機、動力電纜造成較大沖擊，對廠用電系統穩定運行也有一定的影響，同時強大的沖擊轉矩和沖擊電流，縮短了電動機和風機機械的使用壽命。通過大量應用表明，應用

3、高壓變頻調速裝置來改變電機轉速，滿足不同負載的工藝要求，是解決以上矛盾的有效手段。2高壓變頻器調速節能原理2.1 高壓變頻調速的方法高壓變頻調速是通過改變輸入到交流電機的電源頻率，從而達到調節交流電動機轉速的目的。根據電機學原理，交流異步電動機轉速由下式確定:n=60f(1-S)/p (1)式中:n電動機轉速；f輸入電源頻率；S電動機轉差率；p電機極對數。由公式(1)可知，電動機的輸出轉速與輸入的電源頻率、轉差率、電機的極對數有關。交流電動機的直接調速方式主要有：1) 變極調速(調整p)2) 轉子串電阻調速或串級調速或內反饋電機(調整S)3) 變頻調速(調整f)其中高壓變頻調速的優點最多，得到

4、了廣泛的應用。根據流體力學的基本定律可知：風機(或水泵)類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q、壓力(揚程)H以及軸功率P具有如下關系:Q1/ Q2n1/n2 (1)H1/ H2(n1/n2)2 (2)P1/ P2(n1/n2)3 (3)式中：Q1、H1、P1風機(或水泵)在n1轉速時的流量、壓力(或揚程)、軸功率；Q2、H2、P2風機(或水泵)在n2轉速時的相似工況條件下的流量、壓力(或揚程)、軸功率。由公式(1)、(2)、(3)可知，風機(或水泵)的流量與其轉速成正比，壓力(或揚程)與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。當風機轉速降低后，其軸功率隨轉速的三次方降低，驅動風機的

5、電機所需的電功率亦可相應降低。從上述分析可見，調速是風機節能的重要途徑。采用高壓變頻調速可以實現對引風機電機轉速的線性調節，通過改變電動機轉速使爐膛負壓、鍋爐氧量等指標與引風機風量維持一定的關系。3高壓變頻調速系統應用情況3.1 高壓變頻器的組成北京國電四維清潔能源技術有限公司生產的Swdrive系列采用單元串聯多電平技術，屬“高-高”電壓源型變頻器，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串聯而成，從而由各組低壓疊加而產生需要的高壓輸出，它對電網諧波污染小，總諧波畸變小于4%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準。額定容量:3500可VA、額定電壓:6kV、額定電流:320

6、A。高壓變頻器裝置由變壓器柜、功率柜、控制柜、旁路柜四個部分組成，其原理如圖1所示。圖2：引風機變頻器一次接線圖高壓變頻器可根據運行方式需要，進行運行方式的切換，如：一臺變頻一臺工頻的運行方式和兩臺工頻的運行方式。高壓變頻器運行方式控制分為就地控制及遠程控制兩種。遠程控制狀態時，DCS輸出的轉速命令信號跟蹤高壓變頻器轉速反饋。就地控制時，對高壓變頻器遠方操作無效。 高壓變頻器受DCS控制時分自動和手動兩種方式。手動狀態時，運行人員通過改變DCS操作畫面轉速控制塊控制高壓變頻器轉速，實現鍋爐負壓的調節。1）引風機高壓變頻器啟動的允許條件高壓變頻器啟動的前提為引風機電機6kV高壓開關必須合閘即啟動

7、反饋為1。原有的風機啟動條件保留下來作為引風機高壓變頻器啟動的允許條件。高壓變頻器就地送來的就緒信號作為另一啟動條件。在高壓變頻器調試過程中（不論遠程還是就地啟動時），發現由于高壓變頻器最低頻率設定不得低于15Hz，否則將造成高壓變頻器功率模塊“過流”，高壓變頻器跳閘；所以在電動機啟動時，高壓變頻器最低頻率設定不得低于15Hz的限制。3.4引風機高壓變頻涉及相關跳閘保護方面單側風機的高壓變頻器跳閘后，需要聯跳相應一側的送風機。并聯關相應擋板及靜葉的邏輯不變。1、2風機的高壓變頻跳閘后由于相應的高壓開關聯跳，故保留原鍋爐大連鎖跳閘回路不變。鍋爐的安全運行是全廠動力的根本保證，雖然高壓變頻調速裝置

8、可靠，但一旦出現問題，必須確保鍋爐安全運行，所以必須實現“工頻變頻”，“變頻工頻”運行的切換。一旦引風變頻故障，需要自動切換到工頻狀態，解除故障后能不停機切換到變頻狀態。4經濟綜合測試評價4.1節能效益明顯以下是1機組1、2引風機高壓變頻器運行后，對10月16日至20日生產數據進行初步比較。通過上表數據對比，從節電率分析，1機組在發電負荷相同情況時，1機組兩臺引風機工頻運行每天平均耗電量40761 kW（年運行8226h），1機組兩臺引風機變頻運行每天平均耗電量 22869kW（年運行8226h），節約電量17892kW（年運行8226h），節電率為43.8%。4.2 節能計算兩臺引風機節電費用，按全年運行7200小時的日負荷分布統計，使用兩臺高壓變頻調速引風機，與以往的靜葉調節相比較，經計算，全年可以節省5367600kW•h。按發電成本電價0.2553元/kW（年運行8226h）計算，5367600kW（年運行8226h）×0.2553元/（年運行8226h）=1370348.28元。5結束語隨著廠網分開，競價上網日趨激烈，各發電企業競爭日趨白日化，努力提高發電設備的健康水平，滿足系統要求；加強