摘要：为了降低厂用电率和提高系统自动化水平, 广西方元电力股份有限公司来宾电厂分别对其厂内2套300MW机组配备的一次风机、排粉风机、引风机，增压风机进行了高压变频改造。本文介绍了风机在进行高压变频器改造后所取得的节能效果,并总结了在电厂中风机采用变频装置的优势。
关键词：高压变频器；电厂；风机；节能效果；优势。
一、 概述
广西方元电力股份有限公司来宾电厂是广西壮族自治区“七五”期间自筹资金建设的发电厂，工程于1987年1月6日开工，2台机组分别于1989年3月和1990年1月投产发电。电厂投产初期由自治区人民政府委托广西电力工业局代管， 1997年4月，为明晰产权，来宾电厂转由广西开发投资公司管理。2003年，广西投资集团有限公司对所辖的电力资产进行重组， 8月28日挂牌成立广西方元电力股份有限公司来宾电厂。
为了提升电厂的技术品质，增强企业竞争力，广西投资集团有限公司和广西方元电力股份有限公司于2004年2月启动来宾电厂改扩建2×300MW机组工程，工程计划静态投资25.43亿元，动态投资26.6亿元，配套脱硫工程投资1.9亿元，是在来宾电厂现有场地和进厂铁路、公路及其他生产辅助设施的基础上扩建，装机容量为2×300MW国产引进型亚临界、凝汽式燃煤发电机组。2005年2月主体工程动工，2006年7月14日获是国家发改委的核准，两台机组分别于2006年12月31日和2007年4月29日投产。来宾电厂扩建工程全面竣工投产后，来宾电厂总装机容量达850MW，成为广西电力系统的主要电源点之一，对增加广西火电装机容量，优化电源电网结构，改善电网运行条件，加强“西电东送”电网支持及促进广西、来宾市地方经济发展具有积极的意义。
随着广西方元电力股份有限公司来宾电厂的规模不断发展扩大，巨大的能源消耗越来越成为制约公司发展的一大瓶颈，节能降耗降低生产成本、提高产值利润，对公司的发展来说已经到了刻不容缓的地步。公司2×300MW机组#3、4炉共有一次风机、排粉风机、引风机，增压风机各四台，这些风机的驱动电机是按照最大额定负荷设计的，而锅炉一年中能在最大额定负荷段状态下运行的时间却很少，大部分时间运行在三分之二负荷段上。这样，锅炉对实际风的需要量却不是所设计的最大风量，而应该是随着负荷改变而改变的变化风量。为了满足锅炉对变化风量的要求，传统工艺一直采用调整风道档板开度的办法，这种办法能够改变和调整风量，却无法调整驱动电机的转速和按比例节能，造成了工业生产中能源的大量浪费和生产成本的上升，同时还带来以下问题：a、采用风机电机定速运行，风门调整节流损失大、出口压力高、风道磨损严重、系统效率低；b、当风量降低风门开度减小时，风门前后压差增加工作安全特性变坏，压力损失严重，造成能耗增加；c、长期风门调节，加速风门自身磨损，导致风门控制特性变差；d、风道压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致风门泄漏，不能关严等情况发生；e、设备使用寿命短、日常维护量大，维修成本高，造成各种资源的极大浪费。为提高风机的运行效率，降低风机电耗从而降低发电成本，经公司研究决定，对#3、4炉的一次风机、排粉风机、引风机，增压风机进行节能技术改造。
二、 设备改造方案
1、 现场设备参数
1.1排粉风机四台
1.2引风机四台
1.3增压风机四台
1.4一次风机四台
2、 变频器配套选型
3、 设计方案
3. 1排粉风机高压变频器设计方案：
排粉风机高压变频器SH-HVF-Y6K/630采用“一拖一手动旁路柜”配置方案，为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置。变频器异常时，变频器不能正常运行，电机可以手动切换到工频运行状态下运行，以保证生产的需要；其原理图如下：
QF为甲方侧高压开关柜，由甲方提供；QS1、QS2、QS3由乙方与变频器配套提供。高压电源经用户开关柜高压开关QF到刀闸柜，经输入刀闸QS1到高压变频装置，变频装置输出经出线刀闸QS2送至电动机；高压电源还可经旁路刀闸QS3直接起动电动机。进出线刀闸QS1、QS2和旁路刀闸QS3的作用是：一旦变频装置出现故障，即可马上断开出线刀闸QS2，再断进线刀闸QS1，将变频装置隔离，手动合旁路刀闸QS3，在工频电源下起动电机运行。QS1、QS2、QS3安装在一个刀闸柜中与变频装置配套供货。QS2与QS3之间通过机械闭锁，防止误操作。电机及用户侧高压断路器QF保留甲方原有设备。
3．2引风机、增压风机、一次风机高压变频器设计方案：
引风机高压变频器SH-HVF-Y6K/2000、增压风机高压变频器SH-HVF-Y6K/2500、一次风机高压变频器SH-HVF-Y6K/630采用“一拖一自动旁路柜”配置方案，为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置。变频器异常时，变频器不能正常运行，电机可以自动切换到工频运行状态下运行，以保证生产的需要；其原理图如下：
图中k1、k2、k3为同一柜内真空接触器，k2、k3电气互锁，变频器及其自动进线柜由乙方提供。当变频器故障不能运行时，自动分k2、k1，合k3，变频到工频切换时间约为5秒。电机及用户侧高压断路器QF保留甲方原有设备。
三、 设备运行情况
广西方元电力股份有限公司来宾电厂所安装的高压变频器，自08年9月第一套高压变频器安装调试完成投运至今，据用户反映，设备运行一切正常，达到了用户预期设计的效果，提高了广西方元电力股份有限公司来宾电厂的生产工艺自动化水平、降低了厂用电率、降低了生产成本、获得了显著的经济效益。
以进行改造的一次风机为例，改造前风机实际运行参数如下：
当发电负荷200MW时：液偶输出转速860. 7 r/min，电机电流33.86A
当发电负荷300MW时：液偶输出转速912.27r/min，电机电流37.42A
根据液偶的输入转速，输出转速，可得节能率，为变
频器效率损耗和液偶的损耗。
当发电负荷在300MW时，变频改造前：
P前＝1.732×U×I×cosφ＝1.732×6kV×37.42×0.75＝292 kW
变频改造后，一次风机节电率
＝（1480－912.27）/1480－9％＝29.3％
考虑变频器的损耗（一般4％左右）和液偶的损耗（一般5％左右）
节电功率ΔP＝P前×29.3％＝85.5KW
一次风机年节约电费为：
F=ΔP×6000×0.3618＝18.55万元
四、 改造后效益分析
1、直接效益分析
通过对广西方元电力股份有限公司来宾电厂2×300MW机组#3、4炉一次风机、排粉风机、引风机，增压风机电机进行高压变频改造，取得了相当可观的节能收益。跟据用户节能统计，每台设备的平均节电率都在18%以上，从设备投入运行开始到现在已经为用户节约大量电费，为广西方元电力股份有限公司来宾电厂取得了显著的经济效益和社会效益，为公司的长远发展奠定了坚实的基础、做出了巨大的贡献。
2 、间接效益分析
1、变频改造后，实现电机软启动，启动电流小于额定电流值，启动更平滑。
2、电机以及负载转速下降，系统效率得到提高，取得节能效果。大大减少了对设备的维护量，节约了人力物力资源。
3、由于电机以及负载采用转速调节后，工作特性改变，设备工况得到改善，延长设备使用寿命。
4、功率因数由原来的0.85左右提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗。
5、厂房设备噪声污染将降低。
6、能提高整个系统的自动化水平和工艺水平。
7、节能减排，减少了温室气体的排放，保护了环境。
8、负载改变频后，由于变频器采用单元串联移相技术，因此在理论上可以消除35次以下谐波。由于实际制造工艺的限制，网侧电压谐波总含量可以控制在2％以内，电流谐波总含量小于2％。延长了电机的使用寿命。
9、变频输出采用PWM技术控制，输出电压波形基本接近正弦波，谐波总含量小于2％，上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求。延长了电机的使用寿命。
五、 我公司变频调速装置的优势
1、技术先进
主电路结构参照国际最先进的水平，设备主要部件全部采用进口优质器件，控制部分采用进口PLC控制，无干扰光纤通讯，强大的控制及自诊断全中文软件。
三环公司最新研制的III矢量变频器产品，达到国际先进水平，其设备性能领先于国内同类厂家，深受电力、水泥等高端用户喜爱。
2、设备可靠
湖北三环公司的产品有可靠的设计，采用成熟先进的、晶体管化的脉宽调制设计从本质上保证可靠性；主、辐电路均采用冗余设计，先进的旁路采用功率单元旁路和电气工频旁路，可最大限度地实现不间断运行，绝对保证用户不因变频故障而停机；内置的控制方式，适合不同的负载情况，对风机、水泵、恒转矩，以及恒功率系统均能实现最优控制。
在国内第三方调查机构组织的调查中，三环公司产品设备月故障率低于国内同类厂家，与国外进口产品相当。
3、无谐波设计
湖北三环公司的技术路线采用多电平技术，通过多重叠加来降低谐波幅度和提高谐波次数，使谐波远小于国家要求。纯净的无谐波输入对电网不存在任何干扰； 保护各类电子设备免受谐波干扰； 让用户无需考虑昂贵的谐波滤波器及由电网参数变化带来的相关的谐振问题。湖北三环公司HVF无谐波系列变频器能满足IEEE519-1992和GB/T14549-93对电压失真最严格的要求，完全符合供电部门最严格的要求。
4、矢量控制
SH-HVF系列高压变频调速产品，采用高速数字信号处理器（DSP）芯片作为主控制芯片，结合先进的异步电机无速度传感器矢量控制技术，以启动转矩大，动态响应快为主要特征，将大大拓宽高压变频器的应用领域，为用户提供更高性能的交流传动。矢量控制高压变频调速系统产品具有以下主要功能：高压掉电恢复自动重启；任意转速下旋转启动；各种故障分类处理，尽可能保证设备连续运行。
5、与其它变频器不同，SH-HVF系列高压变频器在运转过程中不会产生用户不希望的副作用：
（1）不会使工厂配电系统产生明显的谐波失真；不需要电力滤波器；对敏感设备无干扰；不会使功率因数补偿电容器产生谐振问题。
（2）功率因数很高，在整个调节速度范围内为95%或更高，无需进行功率因数补偿。
（3）无需因输出谐波而降低电机的任何额定值。与直接采用电网电压相比，电机不产生额外热量。
（4）不会产生引起机械共振的转矩脉动。
（5）与直接使用电网电源相比，不会使电机噪音明显增加。
（6）与直接使用电网电源相比，不会对电机绝缘产生明显影响。
（7）在整个电机速度范围内可以不限制电机额定转矩，而仅受电机本身过热限值影响。
（8）风机噪音小于75分贝，所以即使在满负荷运行的变频器旁边也可以进行正常的交谈。
（9）单元采用模块化结构，所以，如果需要可在数分钟内更换损坏的模块。基于微处理器的高级诊断程序可精确查找任何故障位置。