变频调速技术在火力发电厂引风机中的应用

摘 要：在如今的各大工业领域中，变频调速技术取得了相当广泛的应用，节能效果十分显著，本文针对皖能合肥发电有限公司#5机组锅炉引风机变频改造后，锅炉引风机在节能的同时，也实现电机软启动，使电机的运行环境、运行工况得到大幅度优化，同时降低厂用电率，节能效果显著，产生了可观的经济效益。

关键词：变频器；高压；节能；应用；发电厂

1 变频调速技术在火力发电厂中应用前景

变频调速技术由电机定子线圈中电源的频率，可由变频器进行调节后对输入频率进行适当下降，其电机的同步转速也会逐渐降低，通过改变电机频率、电压实现电机转速调速功能。输入端的交流电进入变频系统，将由整流系统整流为直流电，再经逆变装置把直流电逆变为可调节频率的交流电，提供给交流电机使用，以实现电机转速达到我们的预想值。

在当今国内电网发展的新形势下，火力发电厂运行成本高居不下，降低发电单耗、节能环保，提高发电企业经济效益是企业生存、发展的方向。对于一些相对陈旧的运行设备，可通过相应的技术改造，将有效的降低厂用电，发电单耗得以下降，使火力发电厂的盈利水平得以明显提高。火力发电厂的高压电机可通过变频调速技术进行软启动，使电机启动电流由零渐进升起，平滑、缓慢升至额定电流，不会瞬时出现巨大的启动电流，电机转速由频率增加而缓慢提升，将不会出现转速突然上升现象，设备正常后依据机组负荷要求，由运行人员通过改变变频装置输入频率来改变电机转速，将电机运行工况得以改善，实现节能、降秏的目的。

2 引风机变频技术在皖能合肥发电有限公司应用

2.1 原设计运行方式

皖能合肥发电有限公司#5发电机组于2009年投入商业运行，机组容量为600MW，机组负荷通常在280MW-600MW之间进行调，某些特殊工况时该机组负荷将降到180MW运行。该机组配置两台电压等级为6KV的离心式引风机，其电机额定功率3000KW，当机组额定功率运行时，风机动叶挡板门将处于全开位置，不会阻碍引风机进风，风机电机的做功效率达到最大化，若机组负荷下降，伴随锅炉燃烧减弱，炉膛送风量需求减小时，引风机必须采用关小动叶挡板门方式，来节流部分引风量，此时引风机动叶挡板门将消耗部分风机做功，此时风机的运行效率将显著下降，造成机组厂用电率快速上升；另外系统还存诸多不利因素，影响机组正常运行：

1）采用机械结构的风机动叶挡板门，会因老化、锈蚀等原因造成故障，当调节频繁时，易造成机械部分卡涩、脱落，对机组安全、经济运行带来极大威胁。

2）当风道挡板采用自动调节时，因不能在第一时间内准确调节到位，风机不会处于最优的运行工况，不利于降低风机单耗。

3）引风机电机采用工频电源启动时，将瞬时产生巨大的启动电流，同时伴随巨大的电磁力，将造成电机发热，巨大的扭矩将在定、转子间产生，使电机产生巨大振动，电机机械磨损增加，将使电机寿命降低，严重时电机会直接损坏。

4）挡板在风道中节流时将受巨大冲击，易造成挡板机械部分损坏。

2.2 变频调速配置方案

皖能合肥发电有限公司#5机组通过对比、招标方式，最终选用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A高压变频调速系统。

HARSVERT-A高压变频调速系统特色功能为：

1）主电源失电时20秒内来电系统自启，满足相应母线切换的需要。

2）控制电源失电后将通过UPS供电持续运行30分钟，不会停机，提高运行可靠性。

3）局部故障时由于配置单元旁路功能实现不停机功能。

4）工频、变频相互切换功能。变频器加装系统旁路开关；旁路开关作用为：当变频器退出正常运行时，电机直接切换至工频状态运行。

5）給定信号掉线时，可维持当前转速继续运行。当远程信号突然掉线时，变频器将存储掉线前电机运行时的转速，并维持变频器掉线前电动机运行的转速。

6）飞车启动功能。飞车启动：通过程序可实现，变频控制器自动查找当前电机转速，从而实现转速平滑启动的功能

2.3 效益分析

以皖能合肥发电有限公司#5机组为例，#5机组两台引风电机未进行变频改造和电机采用直接高压变频技术进行调速前后进行对比，电机主要参数如下：电机额定功率为3000kw，cosΦ=0.86，变频器效率为96%电机效率0.95。

采用通过技术改造变频控制的引风机系统和未进行变频控制改造的引风机系统进行厂用电率对比发现，引风机变频器改造前耗电率为0.6%，引风机变频器改造后耗电率为0.4%；平均厂用电率平均下降0.2%；其年度运行节电量计算：

采用变频器控制引风机运行每年可节省电量：

以#5机组2012年发电量3650000000（KWh）：

3650000000×（0.6-0.4）%=7300000（KWh）

厂用电率的下降，对火力发电厂来说即增加发电量，按上网电价0.394元KWh计算，每年售电量可增加收入为：

0.394×7300000=2876200（元）

通过以上计算比对分析可得，对引风机电机实施变频调速后，有着极好的节能效果和经济效益。

3 结论

本文以皖能合肥发电有限公司#5机组引风机变频技术改造为案例，通过现场实际采集数据比较，以及对经济效益计算可得结论为：锅炉引风机电机由原先工频运行改为由变频器控制转速后，设备运行环境有较大改善，提高设备可靠性，不仅降低厂用电率、同时减小了单位能耗，还取得相当可观的经济效益。

参考文献：

[1] 章名涛.电机学（下册）[M].北京：科学出版社，1997.

[2] 方崇智，萧德云.过程辨识[M].北京：清华大学出版社，1998.

[3] 吕传波.变频调速在火电厂中的应用[J].吉林电力技术，1999.

作者简介：王运生（1979-），男，汉族，安徽合肥人，研究生，助理工程师，集控主值。