高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)是上世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)，主要用于交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，其技術(shù)和性能勝過(guò)其它任何一種調(diào)速方式（如降壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速和液力耦合調(diào)速）。變頻調(diào)速以其顯著的節(jié)能效益、高精確的調(diào)速精度、寬范圍的調(diào)速范圍、完善的電力電子保護(hù)功能，以及易于實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)通信功能，得到了廣大用戶的認(rèn)可和市場(chǎng)的確認(rèn)，在運(yùn)行的安全可靠、安裝使用、維修維護(hù)等方面，也給使用者帶來(lái)了極大的便利和快捷的服務(wù)，使之成為企業(yè)采用電機(jī)節(jié)能方式的首選。　　

　　山西神頭第二發(fā)電廠一期兩臺(tái)機(jī)組為500MW汽輪發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組鍋爐分別裝有兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)，均為軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量調(diào)節(jié)為入口擋板調(diào)節(jié)方式；機(jī)組運(yùn)行中，引風(fēng)機(jī)的入口擋板開(kāi)度最大不到85%左右。由于這樣的調(diào)節(jié)方法僅僅是改變通道的流通阻力，而驅(qū)動(dòng)源的輸出功率并沒(méi)有改變，節(jié)流損失相當(dāng)大，浪費(fèi)了大量電能。致使廠用電率高，供電標(biāo)煤耗高，發(fā)電成本不易降低。同時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生5～7倍的沖擊電流，對(duì)電機(jī)構(gòu)成損害。鍋爐引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化水平低，不能及時(shí)調(diào)節(jié)，運(yùn)行效率低。為此采用變頻調(diào)節(jié)方式對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以減少溢流和節(jié)流損失，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。　

　　一、鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成　

　　1.鍋爐引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況及特點(diǎn)

　　根據(jù)目前設(shè)備配置和運(yùn)行狀況，風(fēng)量隨機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，由于風(fēng)機(jī)的型號(hào)在早期已經(jīng)選定，故只能通過(guò)入口擋板開(kāi)度來(lái)解決風(fēng)量的問(wèn)題，造成極大浪費(fèi)，同時(shí)由于這些調(diào)節(jié)裝置的響應(yīng)速度，及與風(fēng)量的非線性關(guān)系，使得同機(jī)組DCS系統(tǒng)配合不利，自動(dòng)化水平大大降低。有鑒于此，將每臺(tái)爐的引風(fēng)機(jī)改為變頻驅(qū)動(dòng)。風(fēng)量由DCS或手動(dòng)給定4～20mA信號(hào)調(diào)節(jié)。　

　　2.鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成

　　HARSVERT-A06/220（適配2200kW/6kV電機(jī)）高壓變頻器1臺(tái)、系統(tǒng)旁路開(kāi)關(guān)柜（2200kW）1臺(tái)（手動(dòng)，用于變頻/工頻切換）、2臺(tái)500MW機(jī)組配置引風(fēng)機(jī)4臺(tái)，采用“一拖一”變頻控制，共有4套引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。

　　3.鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)

　　風(fēng)機(jī)調(diào)速是由電廠操作人員通過(guò)DCS系統(tǒng)的CRT上的模擬操作器，參照煙氣溫度、鍋爐蒸汽溫度、負(fù)壓等參數(shù)，對(duì)DCS的輸出值進(jìn)行調(diào)節(jié)，此輸出值為反饋給變頻器的4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，對(duì)應(yīng)不同的頻率（速度）給定值，變頻器通過(guò)比較轉(zhuǎn)速輸出量與DCS速度給定之間的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

　　在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的積累，可將不同負(fù)荷和溫度下的給定值繪制成曲線，定出安全的上下限，制成風(fēng)機(jī)調(diào)速專用算法，同時(shí)利用熱工一次測(cè)量元件，將采集的負(fù)荷和溫度參數(shù)及負(fù)壓的變化值送到機(jī)組DCS系統(tǒng)中，在機(jī)組DCS系統(tǒng)中，進(jìn)行控制運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果形成4～20mA的速度給定指令信號(hào)，反饋給變頻器，變頻器通過(guò)比較轉(zhuǎn)速輸出量與DCS速度給定之間的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制。　　

　　鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)，既可以變頻調(diào)速運(yùn)行，也可以直接投工頻運(yùn)行；為變頻器提供的交流220V控制電源掉電時(shí)，由于變頻器的控制電源和主電源沒(méi)有相位及同步要求，變頻器可以使用UPS和直流供電繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)停機(jī)；在現(xiàn)場(chǎng)DCS速度給定信號(hào)掉線時(shí)，變頻器提供報(bào)警的同時(shí)，可按原轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)行，維持機(jī)組的工況不變；變頻器配置單元旁路功能，在局部故障時(shí)，變頻器可將故障單元旁路，降額繼續(xù)運(yùn)行，減少突然停機(jī)造成的損失；保留原電機(jī)繼續(xù)使用，不改變?cè)酗L(fēng)機(jī)設(shè)備任何基礎(chǔ)；和電廠的DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。　

　　二、鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能分析計(jì)算

　　1.風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的節(jié)能原理

　　當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，可以按需要升降電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，使風(fēng)機(jī)的額定參數(shù)滿足工藝要求，根據(jù)風(fēng)機(jī)的相似定律，變速前后風(fēng)量、風(fēng)壓、功率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：    　

　      Q1/Q2=N1/N2

　　    H1/H2=(N1/N2) 2

　　    P1/P2= (N1/N2) 3

　　    Q1、H1、P1—風(fēng)機(jī)在N1轉(zhuǎn)速時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率

　　    Q2、H2、P2—風(fēng)機(jī)在N2轉(zhuǎn)速時(shí)相似工況下的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率　

　　假如轉(zhuǎn)速降低一半，即：N2/N1=1/2，則P2/P1=1/8，可見(jiàn)降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)轉(zhuǎn)速由N1降為N2時(shí)，風(fēng)機(jī)的額定工作參數(shù)Q、H、P都降低了。但從效率曲線л-Q看，Q2與Q1點(diǎn)的效率值基本是一樣的。也就是說(shuō)當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，額定工作參數(shù)相應(yīng)降低，但效率不會(huì)降低，有時(shí)甚至?xí)岣摺Ｒ虼嗽跐M足操作要求的前提下，風(fēng)機(jī)仍能在同樣甚至更高的效率下工作。　　

　　降低了轉(zhuǎn)速，風(fēng)量就不再用關(guān)小風(fēng)門來(lái)控制，風(fēng)門始終處于全開(kāi)狀態(tài)，避免了由于關(guān)小風(fēng)門引起的風(fēng)力損失增加，也就避免了總效率的下降，確保了能源的充分利用。　

　　工頻50Hz電網(wǎng)直接啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械沖擊較大，聲響很大，估算其啟動(dòng)一次的損耗WS=0.5JωO2(1+R1/R2)TM/ TM- TL，離心風(fēng)機(jī)負(fù)載的平方轉(zhuǎn)矩特性與異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線部分相似，可以TM/ TM- TL =1計(jì)。而變頻軟起動(dòng)損耗很小，只有上述WS的1/10，則每年的起動(dòng)節(jié)能也是很可觀的。　

　　當(dāng)采用變頻調(diào)速時(shí)，50Hz滿載時(shí)功率因數(shù)為接近1，工作電流比電機(jī)額定電流值要低許多，這是由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。