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一、引言

隨著能源問題的日益緊張，火電企業的經濟效益已經普遍面臨著巨大的挑戰，從降低發電成本的角度講，降低廠用電率意義重大。原火力發電廠中引風機等重要輔機，全部靠擋板開度來調節風機出力，而這些輔機長期的運行狀態并不是滿負荷，這就造成了相當大的能耗。拉高了廠用電率和發電煤耗。通過風機變頻改造，風機擋板在運行中處于全開狀態，最大限度降低了節流的損耗，同時變頻啟動降低了電機的啟動電流，減小了對電機本體的傷害。國電東勝熱電有限公司通過全面的考察，選用了北京利德華福的高壓變頻器，對全廠四臺引風機進行了變頻改造，投運后節能效果明顯，本文將對變頻改造及運行中的情況進行討論。

二、變頻改造方案

2.1 項目概況

東勝熱電廠區

東勝熱電2330MW機組，每臺機組安裝有兩臺引風機，各為50%容量。并聯運行方式，通過入口靜葉調整門調節吸風量控制并維持爐膛負壓。由于這些調節方法僅僅是改變通道的流通阻力，而驅動源的輸出功率并沒有改變，節流損失相當大，浪費了大量電能。.為此，采用變頻調節方式對引風系統進行改造，以減少節流損失。提高系統運行的經濟性。

2.2 一次系統改造方案

其引風變頻系統的一次動力系統采用一拖一自動工/變頻切換控制方案，其一次系統圖如下所示。該系統的工頻變頻回路均采用能夠進行遠程操作的真空斷路器和真空接觸器執行部件構成。能夠在遠程DCS側實現變頻故障下的工頻轉換和變頻故障修復后的變頻設備運行恢復。

引風一次動力系統圖

該一拖一自動工/變頻切換方案：A、B引風機各采用一套變頻調速裝置和工變頻自動切換回路。.其中OF表示高壓開關、TF表示高壓變頻器、M表示電動機；QF1，QF3，M為現場原有設備。KM2和工頻旁路開關之間均存在電氣閉鎖和邏輯閉鎖關系，防止變頻器輸出側與6KV電源側短路等嚴重事故。

引風機在工頻和變頻狀態的切換由工頻開關柜中高壓開關QF2(QF4)的位置所決定。引風機變頻運行時，首先檢查分斷QF2(QF4)，操作閉合隔離開關QS11(QS21)、QS12(QS22)、DCS合KM12(KM22)、KM11(KM21)、QF1(QF3)，啟動變頻器運行：當引風機采用工頻運行時，首先檢查DCS側分斷QF1(QF3)、KM12(KM22)、KM119(KM21)，操作斷開隔離開關QS11(QS21)、QS12(QS22)；DCS側操作合QF2(QF4)、QF1(QF3)啟動引風機工頻運行。

2.3 DCS邏輯改造方案

對于引風機變頻的改造，同時在原來對引風機控制邏輯的基礎上進行了改造。DCS方面增加變頻畫面，對變頻器進行遠程的啟動、急停，顯示變頻器待機狀態、運行狀態、輕故障、重故障、遠程控制、倒閘及接觸器分合狀態、以及頻率和電流指令和反饋。在變頻模式下，順控起停、事故連鎖、協調控制等均作了相應修改，以滿足工頻及變頻情況均滿足運行工況。

2.4冷卻方案

變頻器的工作是個整流再到逆變的過程，其中電子功率器件本身要發熱，會使溫度上升，并威脅設備本身的安全。要使變頻器正常的運行，冷卻的問題非常重要。經過各種方案的對比和研究。最終選擇了自然風冷的方案，變頻器柜頂引出一總風道，通過柜頂風機將熱空氣不斷排向室外。同時屋內安裝兩臺立式空調冷卻室溫。另一方面，為解決屋內負壓問題，在室內墻角開了通風孔，并安裝濾網進行防塵。此種方案保證了變頻室室溫保持在30攝氏度以下，功率元件散熱良好，運行一年時間內未出現模塊故障情況，但由于室外環境較差，通風量較大，防塵工作無法做到完善，所以室內衛生需要經常清理。

三、變頻器技術介紹

3.1 變頻器技術參數

本次變頻改造選用北京利德華福高壓變頻器HARSVERT-A06/330。

變頻器參數

型號：HARSVERT-A06/330

出廠編號：09022-O1C/D

輸入電壓：6300V

輸出電壓：6000V

額定電流：330A

額定功率：2800kW

功率因數：0.95

生產廠家：北京利德華福電氣技術有限公司

電動機參數

型號：YKK800－8

額定電壓：6000V

額定電流：329A

額定功率：2800kW

功率因數：0.85

額定頻率：50Hz

現場變瀕器安裝圖

該變頻調速系統有15個功率單元，每5個功率單元串聯構成一相。每個功率單元結構上完全一致，可以互換，單元內部為交一直一交整流逆變電路。輸入側為二極管三相全橋構成30脈沖整流方式，輸出側通過lGBT逆變。一次回路中的移相變壓器通過移相疊加能夠消除對網側的諧波干擾，移相變壓器的副邊繞組分為三組，分別給輸出的A、B、C蘭相模塊供電，模塊輸出PWM波形，多電平串聯疊加，輸出正弦性很好的波形到電機。

控制器核心由DSP(數字信號處理器)來實現，控制器內包括一臺內置PLC，用于柜體內開關信號的邏輯處理，控制器與功率單元之間采用光纖通訊，低壓部分與高壓部分完全可靠隔離，系統具有安全性，同時具有抗電磁干擾性能。

3.2變頻器具有的優點

北京利德華福技術有限公司生產的HARSVERT-A高壓變頻器具有以下優點：

(1)采用先進的拓撲結構與輸入變壓器副邊多級繞組移相整流技術，減少了輸出側的電流諧波，提高了功率因
數。解決了對電網的諧波污染。無需增加任何濾波或功率因數的補償。

(2)電動機實現了真正的軟啟動、軟停車，變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦波電流，峰值電流和峰值時
間大為減少，可消除對電網和負載的沖擊，避免產生操作過電壓而損傷電機絕緣，延長了電動機和風機、泵的使用壽命.:.同時，變頻器設置共振點跳轉頻率，避免了風機、水泵處于共振點運行的可能性，使風機、水泵工作平穩，軸承磨損減少，啟動平滑。消除了機械的沖擊力，提高了設備的使用壽命。

(3)變頻器自身保護功能完善，同原來繼電保護比較，保護功能更多，更靈敏，瞬間過流保護(超過200%額定
電流峰值) 10us動作，有效過流保護(150%額定電流)3s動作，過載保護(120%額定電流) 1 min動作，大大加強了對電動機的保護。

(4)采用變頻調速，實現了擋板、閥門全開，減少了擋板、閥門節流損失，且能均勻調速，節約了大量的電能，具有顯著的節電效果。

(5)由于電機降低速度運行以及工作在高效率區，電機的溫升和軸承溫升下降明顯，延長了風機系統的使用
壽命。

(6)低負荷下轉速降低，減少了機械部分的磨損和振動，延長了風機大修周期，可節省大量的檢修費用。

四、改造后運行情況

4 .1變頻器運奄予晴況

運行一年多的時間里，變頻器本身沒有出現過的故障，也未出現過誤發報警情況。單片機、PLC及光纖通訊均運行正常，功率模塊一年內未出現過故障。

4.2風機及電機運行情況

改造后風機及電機沒有做更換，電機從OHz啟動后自動升至15Hz，然后根據指令進行轉速調節，沒有了原來工頻啟動時的5一一8倍額定電流的沖擊，很大程度的減小了對6KV廠用系統的沖擊和無功損耗。電機的長期運行并不在滿負荷狀態，而是在30Hz到40Hz之間，運行電流遠小于工頻運行電流，運行電壓也遠小于工頻時的6KV電壓，這將減小電機絕緣的老化，延長電機的壽命。

由于轉速的降低。電機和風機軸承的磨損程度也大大降低，導葉在變頻情況基本也變成了零磨損，這使得風機和電機的維護工作量減小，維護周期相應變長。節約了維護費用。

風機運行中出口擋板處于全開狀態，減小了風的阻力損耗，同時延長了擋板的使用壽命，也降低了對擋板的維護成本。電機工作頻率一般在30Hz到40Hz之間，未出現共振以及風道振動過大情況，風機與電機運行情
況良好，同時與工頻運行相比，降低了現場的噪聲污染。

五、節能效果

風機的變頻改造最終目的在于節能降耗，改造后，對兩臺引風機進行了一年的運行觀察。對比改造前后的生產報表，得出以下表格。

節電率：(84657.5－55479.45)/84657.5=34.47%

節約電費：1065x0.24=255.6萬元

節約標煤：1065x10000x 0.325/1000-=3461.25噸

SO2減排：3461.25x1.18%x2x0.8(1-90%)=6.53噸(脫硫綜合效率為90%)

備注：a.節約1 KWh電量=節約325g標煤。

b. 1.18%-入爐煤收到基硫份；2一S變成SO2的系數；0.8一煤中硫的轉化率。

通過上述表格得出四臺引風機的變頻改造結果是年節電約10萬kwH,每度電按0.24元計算，每年大約節約255.6萬元，而一次性改造的費用為731.07萬元，三年即可收回成本，而變頻器一般使用壽命在10年左右，由此可見，變頻改造的節能和經濟效益是非常可觀的，而且在機組投運之初就進行變頻改造是明智的。

六、結論

全廠共4臺引風機的變頻改造，是公司的一項重要改造項目，也是機組投運后第一次進行變頻改造.，在能源緊張、火電企業利潤空間逐漸變小的大環境下，變頻改造有著重要的意義。通過改造后的數據，可見其經濟效果顯著，切實節約了能源、增加了效益。

邁出了變頻改造的第一步后，隨后進行了熱網系統五臺熱網循環泵的變頻改造。既降低了廠用電率，又優化了運行工況。

目前，公司正著手于下一步4臺一次風機的變頻改造，變頻技術將得到進一步的推廣和應用。