摘要：為了降低廠用電率和提高系統自動化水平, 廣西方元電力股份有限公司來賓電廠分別對其廠內2套300MW機組配備的一次風機、排粉風機、引風機" title="引風機">引風機，增壓風機進行了高壓變頻" title="高壓變頻">高壓變頻改造。本文介紹了風機在進行變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器改造后所取得的節能效果,并總結了在電廠中風機采用變頻裝置的優勢。

　　關鍵詞：高壓變頻器；電廠；風機；節能效果；優勢。

　　一、 概述

　　廣西方元電力股份有限公司來賓電廠是廣西壯族自治區“七五”期間自籌資金建設的發電廠，工程于1987年1月6日開工，2臺機組分別于1989年3月和1990年1月投產發電。電廠投產初期由自治區人民政府委托廣西電力工業局代管， 1997年4月，為明晰產權，來賓電廠轉由廣西開發投資公司管理。2003年，廣西投資集團有限公司對所轄的電力資產進行重組， 8月28日掛牌成立廣西方元電力股份有限公司來賓電廠。
為了提升電廠的技術品質，增強企業競爭力，廣西投資集團有限公司和廣西方元電力股份有限公司于2004年2月啟動來賓電廠改擴建2×300MW機組工程，工程計劃靜態投資25.43億元，動態投資26.6億元，配套脫硫工程投資1.9億元，是在來賓電廠現有場地和進廠鐵路、公路及其他生產輔助設施的基礎上擴建，裝機容量為2×300MW國產引進型亞臨界、凝汽式燃煤發電機組。2005年2月主體工程動工，2006年7月14日獲是國家發改委的核準，兩臺機組分別于2006年12月31日和2007年4月29日投產。來賓電廠擴建工程全面竣工投產后，來賓電廠總裝機容量達850MW，成為廣西電力系統的主要電源點之一，對增加廣西火電裝機容量，優化電源電網結構，改善電網運行條件，加強“西電東送”電網支持及促進廣西、來賓市地方經濟發展具有積極的意義。

　　隨著廣西方元電力股份有限公司來賓電廠的規模不斷發展擴大，巨大的能源消耗越來越成為制約公司發展的一大瓶頸，節能降耗降低生產成本、提高產值利潤，對公司的發展來說已經到了刻不容緩的地步。公司2×300MW機組#3、4爐共有一次風機、排粉風機、引風機，增壓風機各四臺，這些風機的驅動電機是按照最大額定負荷設計的，而鍋爐一年中能在最大額定負荷段狀態下運行的時間卻很少，大部分時間運行在三分之二負荷段上。這樣，鍋爐對實際風的需要量卻不是所設計的最大風量，而應該是隨著負荷改變而改變的變化風量。為了滿足鍋爐對變化風量的要求，傳統工藝一直采用調整風道檔板開度的辦法，這種辦法能夠改變和調整風量，卻無法調整驅動電機的轉速和按比例節能，造成了工業生產中能源的大量浪費和生產成本的上升，同時還帶來以下問題：a、采用風機電機定速運行，風門調整節流損失大、出口壓力高、風道磨損嚴重、系統效率低；b、當風量降低風門開度減小時，風門前后壓差增加工作安全特性變壞，壓力損失嚴重，造成能耗增加；c、長期風門調節，加速風門自身磨損，導致風門控制特性變差；d、風道壓力過高威脅系統設備密封性能，嚴重時導致風門泄漏，不能關嚴等情況發生；e、設備使用壽命短、日常維護量大，維修成本高，造成各種資源的極大浪費。為提高風機的運行效率，降低風機電耗從而降低發電成本，經公司研究決定，對#3、4爐的一次風機、排粉風機、引風機，增壓風機進行節能技術改造。

　　二、 設備改造方案

　　1、 現場設備參數

1.1排粉風機四臺

　　1.3增壓風機四臺

　　1.4一次風機四臺

　　2、 變頻器配套選型

　　3、 設計方案

　　3. 1排粉風機高壓變頻器設計方案：

　　排粉風機高壓變頻器SH-HVF-Y6K/630采用“一拖一手動旁路柜”配置方案，為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工頻" title="工頻">工頻旁路裝置。變頻器異常時，變頻器不能正常運行，電機可以手動切換到工頻運行狀態下運行，以保證生產的需要；其原理圖如下：

　　QF為甲方側高壓開關柜，由甲方提供；QS1、QS2、QS3由乙方與變頻器配套提供。高壓電源經用戶開關柜高壓開關QF到刀閘柜，經輸入刀閘QS1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經出線刀閘QS2送至電動機；高壓電源還可經旁路刀閘QS3直接起動電動機。進出線刀閘QS1、QS2和旁路刀閘QS3的作用是：一旦變頻裝置出現故障，即可馬上斷開出線刀閘QS2，再斷進線刀閘QS1，將變頻裝置隔離，手動合旁路刀閘QS3，在工頻電源下起動電機運行。QS1、QS2、QS3安裝在一個刀閘柜中與變頻裝置配套供貨。QS2與QS3之間通過機械閉鎖，防止誤操作。電機及用戶側高壓斷路器QF保留甲方原有設備。

　　3．2引風機、增壓風機、一次風機高壓變頻器設計方案：

　　引風機高壓變頻器SH-HVF-Y6K/2000、增壓風機高壓變頻器SH-HVF-Y6K/2500、一次風機高壓變頻器SH-HVF-Y6K/630采用“一拖一自動旁路柜”配置方案，為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置。變頻器異常時，變頻器不能正常運行，電機可以自動切換到工頻運行狀態下運行，以保證生產的需要；其原理圖如下：

　　圖中k1、k2、k3為同一柜內真空接觸器，k2、k3電氣互鎖，變頻器及其自動進線柜由乙方提供。當變頻器故障不能運行時，自動分k2、k1，合k3，變頻到工頻切換時間約為5秒。電機及用戶側高壓斷路器QF保留甲方原有設備。

　　三、 設備運行情況

　　廣西方元電力股份有限公司來賓電廠所安裝的高壓變頻器，自08年9月第一套高壓變頻器安裝調試完成投運至今，據用戶反映，設備運行一切正常，達到了用戶預期設計的效果，提高了廣西方元電力股份有限公司來賓電廠的生產工藝自動化水平、降低了廠用電率、降低了生產成本、獲得了顯著的經濟效益。

　　以進行改造的一次風機為例，改造前風機實際運行參數如下：

　　當發電負荷200MW時：液偶輸出轉速860. 7 r/min，電機電流33.86A

　　當發電負荷300MW時：液偶輸出轉速912.27r/min，電機電流37.42A

　　根據液偶的輸入轉速，輸出轉速，可得節能率，為變

　　頻器效率損耗和液偶的損耗。

　　當發電負荷在300MW時，變頻改造前：

　　P前＝1.732×U×I×cosφ＝1.732×6kV×37.42×0.75＝292 kW

　　變頻改造后，一次風機節電率

　　＝（1480－912.27）/1480－9％＝29.3％

考慮變頻器的損耗（一般4％左右）和液偶的損耗（一般5％左右）

節電功率ΔP＝P前×29.3％＝85.5KW

一次風機年節約電費為：

F=ΔP×6000×0.3618＝18.55萬元

四、 改造后效益分析

　　1、直接效益分析

通過對廣西方元電力股份有限公司來賓電廠2×300MW機組#3、4爐一次風機、排粉風機、引風機，增壓風機電機進行高壓變頻改造，取得了相當可觀的節能收益。跟據用戶節能統計，每臺設備的平均節電率都在18%以上，從設備投入運行開始到現在已經為用戶節約大量電費，為廣西方元電力股份有限公司來賓電廠取得了顯著的經濟效益和社會效益，為公司的長遠發展奠定了堅實的基礎、做出了巨大的貢獻。

2　　、間接效益分析

　　1、變頻改造后，實現電機軟啟動，啟動電流小于額定電流值，啟動更平滑。

　　2、電機以及負載轉速下降，系統效率得到提高，取得節能效果。大大減少了對設備的維護量，節約了人力物力資源。

　　3、由于電機以及負載采用轉速調節后，工作特性改變，設備工況得到改善，延長設備使用壽命。

　　4、功率因數" title="功率因數">功率因數由原來的0.85左右提高到0.95以上，不僅省去了功率因數補償裝置，而且減少了線路損耗。

　　5、廠房設備噪聲污染將降低。

　　6、能提高整個系統的自動化水平和工藝水平。

　　7、節能減排，減少了溫室氣體的排放，保護了環境。

　　8、負載改變頻后，由于變頻器采用單元串聯移相技術，因此在理論上可以消除35次以下諧波。由于實際制造工藝的限制，網側電壓諧波總含量可以控制在2％以內，電流諧波總含量小于2％。延長了電機的使用壽命。

　　9、變頻輸出采用PWM技術控制，輸出電壓波形基本接近正弦波，諧波總含量小于2％，上述指標均滿足IEEE-519國際電能質量諧波標準要求。延長了電機的使用壽命。

　　五、 我公司變頻調速裝置的優勢

　　1、技術先進

　　主電路結構參照國際最先進的水平，設備主要部件全部采用進口優質器件，控制部分采用進口PLC控制，無干擾光纖通訊，強大的控制及自診斷全中文軟件。

　　三環公司最新研制的III矢量變頻器產品，達到國際先進水平，其設備性能領先于國內同類廠家，深受電力、水泥等高端用戶喜愛。

　　2、設備可靠

　　湖北三環公司的產品有可靠的設計，采用成熟先進的、晶體管化的脈寬調制設計從本質上保證可靠性；主、輻電路均采用冗余設計，先進的旁路采用功率單元旁路和電氣工頻旁路，可最大限度地實現不間斷運行，絕對保證用戶不因變頻故障而停機；內置的控制方式，適合不同的負載情況，對風機、水泵、恒轉矩，以及恒功率系統均能實現最優控制。

　　在國內第三方調查機構組織的調查中，三環公司產品設備月故障率低于國內同類廠家，與國外進口產品相當。

　　3、無諧波設計

　　湖北三環公司的技術路線采用多電平技術，通過多重疊加來降低諧波幅度和提高諧波次數，使諧波遠小于國家要求。純凈的無諧波輸入對電網不存在任何干擾； 保護各類電子設備免受諧波干擾； 讓用戶無需考慮昂貴的諧波濾波器及由電網參數變化帶來的相關的諧振問題。湖北三環公司HVF無諧波系列變頻器能滿足IEEE519-1992和GB/T14549-93對電壓失真最嚴格的要求，完全符合供電部門最嚴格的要求。

　　4、矢量控制

　　SH-HVF系列高壓變頻調速產品，采用高速數字信號處理器（DSP）芯片作為主控制芯片，結合先進的異步電機無速度傳感器矢量控制技術，以啟動轉矩大，動態響應快為主要特征，將大大拓寬高壓變頻器的應用領域，為用戶提供更高性能的交流傳動。矢量控制高壓變頻調速系統產品具有以下主要功能：高壓掉電恢復自動重啟；任意轉速下旋轉啟動；各種故障分類處理，盡可能保證設備連續運行。

　　5、與其它變頻器不同，SH-HVF系列高壓變頻器在運轉過程中不會產生用戶不希望的副作用：

　　（1）不會使工廠配電系統產生明顯的諧波失真；不需要電力濾波器；對敏感設備無干擾；不會使功率因數補償電容器產生諧振問題。

　　（2）功率因數很高，在整個調節速度范圍內為95%或更高，無需進行功率因數補償。

　?。?）無需因輸出諧波而降低電機的任何額定值。與直接采用電網電壓相比，電機不產生額外熱量。

　?。?）不會產生引起機械共振的轉矩脈動。

　　（5）與直接使用電網電源相比，不會使電機噪音明顯增加。

　?。?）與直接使用電網電源相比，不會對電機絕緣產生明顯影響。

　?。?）在整個電機速度范圍內可以不限制電機額定轉矩，而僅受電機本身過熱限值影響。

　?。?）風機噪音小于75分貝，所以即使在滿負荷運行的變頻器旁邊也可以進行正常的交談。

　?。?）單元采用模塊化結構，所以，如果需要可在數分鐘內更換損壞的模塊?；谖⑻幚砥鞯母呒壴\斷程序可精確查找任何故障位置。