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高压变频技术在300MW火电机组引风机上的应用摘要：对引风机电机进行了高压变频技术改造，采用一拖一手/自动控制系统，可实现引风机在0～50Hz 之间任一工况下运行，尤其在低负荷低频率运行期间，节能效果突出，对降低机组厂用电率、提高发电企业市场竞争力起到了关键的作用，同时对引风机变频运行的间接收益和运行中存在的问题进行了阐述。
关键词：引风机；高压变频；节能0 引言近几年，由于我国工业能耗居高不下，严重制约我国经济的发展，节能技术改造逐渐成为大家关注的焦点，为此政府部门明确提出将高压变频技术作为重点发展的节电技术之一，大力推广高压大功率变频调速示范工程。
火电厂作为高耗能企业首当其冲，同时为了提高企业运营效益，使企业在同行业同类型机组中占有优势，高压变频技术就顺其自然的应用在了高压电机上，本文就阐述了高压变频技术在300MW火电机组引风机电机上的应用，通过对比、分析、计算，说明高压变频技术的可行性和重要性。
1 概述本文所述机组锅炉为上海锅炉厂生产的300MW亚临界自然循环汽包炉，引风机电机生产厂家为湘潭电机厂，型号YFKK710-6，额定功率2700KW，额定电压6000V,额定电流318A，额定转速992rpm，功率因数0.82；风机为四川成都鼓风机厂生产的静叶可调轴流式风机，型号AN262e(V19+4°)，压升5613/6763Pa，流量1043251/1147576 m3/h。
机组正常运行中，引风机电机耗电率几乎占厂用电率的1%，尤其机组在低负荷150MW左右运行期间，由于引风机入口调节静叶开度较小，一般在30%左右，节流损失较大，导致引风机耗电率的比例相对更大。
为了降低机组厂用电率，提高经济效益，对引风机电机采用高压变频技术改造。
引风机高压变频器是引进澳大利亚先进技术，由上海通用广电工程有限公司生产的Reliability Plus系列高压IGBT变频器，具有技术先进、安全可靠、节能效果显著的特点；控制系统应用无速度传感器矢量控制技术，并采用32位高速数字信号处理器DSP进行全数字控制；调速装置采用单元串联多电平结构，一体化高可靠设计，输入采用多重化隔离变压器实现滤波抵消，不对电网产生谐波污染，输出采用多电平移相式PWM，具有较低的输出电压谐波。
高压变频技术在风机节能中的应用摘要：高压变频技术在风机节能改造中的有效应用，能够大幅度提升风机设备的节电率，这对于缓解我国资源供应与资源需求之间的矛盾有着非常重要的作用。
基于此，下文将对高压变频技术在风机节能中的应用展开一系列的分析，希望能够有效促进我国社会经济的可持续发展。
关键词：高压变频技术；风机节能；应用1 高压变频节能的特点分析利用高压变频技术对风机转速进行控制的原理为实现电机输入频率的改变，而在改变的过程中并不会额外地消耗电机功率，能够促进电机综合效率的提高。
电机变频节能的主要特点包括以下几个方面：第一，电机综合效率比较高，且发热量与能耗都比较低；第二，具有无极调速的特点，具有较为广泛与精准的调速功能；第三，启动时所需的电流比较小，节能效果突出，同时也不会对所在的电网造成冲击；第四，不存在转差率损耗；第五，能够促进电机功能因数的提高，不需要在另外加装无功补偿装置；第六，具有较高的自动化水平，具有自动限流、限压、减速等功能，同时能够对故障、运行及报警情况进行记录，对系统的安全运行奠定了基础；第七，依据电量成本对电机转速进行智能化的调节。
随着电力建设的不断发展，电力供需矛盾不断激化，只有对风机的流量进行调节才能够更好地满足生产的需要，通过这种方式提高企业效益，降低企业能耗。
2 风机运行中应用节能技术的实际意义改革开放以来，我国在电力行业上越来越多的使用高压电机，它的使用总量达到电厂电机驱动设备的百分之八十左右，它们都是耗电巨大的设备，而发电企业的机组负荷又长期不是运行在最高峰，常在中高负荷下运行，这样就使得电能被大量浪费，如果不对它们进行相应的改造，那么这个极大的浪费就会一直存在。
调整电动机速度的方式是很多的，目前使用得最多的就是变频器调节电动机的速度，在技术上已经非常成熟了，大部分是用于低压电动机上。
近年来，电力电子技术的飞速发展让高压变频器技术也越来越成熟，被越来越多的应用到火电厂的节能改造上。
高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用摘要：火电发电依然是我国发电的主要方式，社会生产、生活所需的大部分电能都是火电厂提供的。
然而火力发电厂是一个高耗能、高排放的产业。
将高压变频器应用在火力发电厂，通过高压变频器对凝结泵电机进行变频控制，可以调节机组的负荷，减少了阀门空口变压造成的电压损失和控制阀门的磨损，降低了发电机组的耗能，提高了火力发电厂的工作效率。
本文概述了高压变频器的工作原理，并结合具体的例子进行说明。
关键词：高压变频器；火力发电厂；300MW机组；节能引言：高压变频器可以提高电动设备运行效率，降低耗能，从而达到节能减排的目的。
因此高压变频器广泛应用在中、小型火力发电厂风机、水泵、煤机等领域的生产，极大了提高了生产效率。
本文主要分析了高压变频器在火力发电厂300MW机组引风机上的应用。
一、高压变频器节能的原理变频器通过改变电源频率（f）的方式来改变电动机的转速，异步感应电机设计好以后，转速（n）和频率（f）的关系也确定下来，转速和频率之间的关系为线性关系，调速范围在0—100%。
随着电力事业的发展，高电压大功率半导体器件大量出现，为了适应高电压功率器件，出现了高压变频器，将其应用在发电机大型辅机设备中可以调节运转速度，避免了辅机设备阀门、挡板节流的功率损失，从而提高发电厂的经济效益。
在发电厂内，风量和转速的一次方、二次方成正比，风机的功率是风量和风压的乘积。
N表示转速，P表示功率，脚标0表示额定工况参数。
如果发电厂的流量由额定值Q0降到Q时，与额定功率P0，转速调节的电机功率计算公式为：N=（）³N0。
如果流量从100%下降到70%，那么转速也下降到70%，电机的耗能下降到34.3%，节约电能65.7%，节能效果非常明显。
二、一次风机变频改造方案（一）火力发电厂300MW运行现状某火力发电厂一共有投产的装机容量为2×，5#、7#机组装机容量为300MW，锅炉配有两台静叶可调轴流式引风机。
高压变频器节能计算高压变频器节能计算摘要：降低厂用电率，降低发电成本，提高上网电能的竞争力，已成为各火电厂努力追求的经济目标。
近几年电网的负荷峰谷差越来越大，频繁的调峰任务使部分辅机仍然运行在工频状态下，造成大量电能流失。
本文着重介绍了高压变频器的工作原理及实际运行情况的详细节能分析，使我们对其节能效果以及典型风机水泵节能计算有了更进一步认识。
因此得出结论高压变频调速技术的日趋成熟，在电力系统中广泛应用，节能效果明显。
关键词：调速高压变频器功率单元IGBT节电率一、引言众所周知，高压电动机的应用极为广泛，它是工矿企业中的主要动力，在冶金、钢铁、化工、电力、水处理等行业的大、中型厂矿中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械。
其消耗的能源占电动机总能耗的70%以上，而且绝大部分都有调速的要求，由于高压电机调速方法落后，浪费大量能源而且机械寿命降低。
上世纪90年代，由于变频调速技术在低压电动机应用得非常成功，人们开始研究高压电动机变频技术的应用，设计了高-高电压源型变频技术方案。
该方案采用多电平电路型式（CMSL），由若干个低压PWM 变频功率单元，以输出电压串联方式（功率单元为三相输入、单相输出）来实现直接高压输出的方法。
经过我厂多方调研、比较，最后选择同利德华福电气技术合作。
本文将从HARSVERT-A系列高压变频器的工作原理及实际运行状况两方面分析豫新发电厂引风机、凝结水泵的节能情况。
二、高压变频器的工作原理（一）变频器的结构：现以6kV五级单元串联多电平的高压变频器为例。
1．系统主回路：部是由十五个相同的功率单元模块构成，每五个模块为一组，分别对应高压回路的三相，单元供电由干式移相变压器进行供电，原理如图1。
图1：变频器的结构2．功率单元构成：功率单元是一种单相桥式变换器，由输入干式变压器的副边绕组供电。
经整流、滤波后由4个IGBT以PWM方法进行控制（如图2所示），产生设定的频率波形。
变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相同，实行模块化的设计，控制通过光纤发送至单元控制板。
鼓风机和引风机控制中变频技术的运用-电气工程论文-工程论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：介绍了变频调速节能的原理, 阐述了鼓风机、引风机变频的控制流程, 总结了风机变频控制的优势。
以4台10 t锅炉运行情况为例, 通过对比工频和变频下的耗电量, 得出变频调速技术能够每天节约550 k W的电量, 一年能够节约160 600元, 达到了节能增效、增加收益的效果。
关键词：变频技术; 锅炉风机; 应用;Abstract：This paper introduces the principle of energy saving of frequency conversion speed regulation, expounds the flow of frequency conversion control of blower and inducer, and summarizes the advantages of frequency conversion control of fan. Taking the operation of 4 10 t boilers in Yuandian No. 2 Mine as an example, by comparing the power consumption under power frequency and frequency conversion, it is concluded that the frequency conversion speed regulation technology can save 550 k W of electricity per day and 160, 600 yuan per year. The effect of saving energy and increasing efficiency is achieved.Keyword：frequency conversion technology; boiler fan; application;1、变频调速节能原理锅炉风机主要包括鼓风机和引风机, 以往的风机工作都是在人工操作的状态下运行的, 在应用中采用接触器控制的方式。
高压变频技术在300MW火电机组引风机上的应用摘要：对引风机电机进行了高压变频技术改造，采用一拖一手/自动控制系统，可实现引风机在0～50Hz 之间任一工况下运行，尤其在低负荷低频率运行期间，节能效果突出，对降低机组厂用电率、提高发电企业市场竞争力起到了关键的作用，同时对引风机变频运行的间接收益和运行中存在的问题进行了阐述。
关键词：引风机；高压变频；节能0 引言近几年，由于我国工业能耗居高不下，严重制约我国经济的发展，节能技术改造逐渐成为大家关注的焦点，为此政府部门明确提出将高压变频技术作为重点发展的节电技术之一，大力推广高压大功率变频调速示范工程。
火电厂作为高耗能企业首当其冲，同时为了提高企业运营效益，使企业在同行业同类型机组中占有优势，高压变频技术就顺其自然的应用在了高压电机上，本文就阐述了高压变频技术在300MW火电机组引风机电机上的应用，通过对比、分析、计算，说明高压变频技术的可行性和重要性。
1 概述本文所述机组锅炉为上海锅炉厂生产的300MW亚临界自然循环汽包炉，引风机电机生产厂家为湘潭电机厂，型号YFKK710-6，额定功率2700KW，额定电压6000V,额定电流318A，额定转速992rpm，功率因数0.82；风机为四川成都鼓风机厂生产的静叶可调轴流式风机，型号AN262e(V19+4°)，压升5613/6763Pa，流量1043251/1147576 m3/h。
机组正常运行中，引风机电机耗电率几乎占厂用电率的1%，尤其机组在低负荷150MW左右运行期间，由于引风机入口调节静叶开度较小，一般在30%左右，节流损失较大，导致引风机耗电率的比例相对更大。
为了降低机组厂用电率，提高经济效益，对引风机电机采用高压变频技术改造。
引风机高压变频器是引进澳大利亚先进技术，由上海通用广电工程有限公司生产的Reliability Plus系列高压IGBT变频器，具有技术先进、安全可靠、节能效果显著的特点；控制系统应用无速度传感器矢量控制技术，并采用32位高速数字信号处理器DSP进行全数字控制；调速装置采用单元串联多电平结构，一体化高可靠设计，输入采用多重化隔离变压器实现滤波抵消，不对电网产生谐波污染，输出采用多电平移相式PWM，具有较低的输出电压谐波。
2 引风机变频改造2.1 系统配置每台引风机电机配置一套独立的变频调速装置，即一拖一调速系统。
每套装置包括功率单元柜、变压器柜及旁路柜。
变频装置要求具备交直流控制电源功能，并能够实现高压带电显示功能，照明灯为柜门式照明灯，柜内支持绝缘件选用阻燃材料，柜体采用标准尺寸。
2.2 设计方案引风机变频改造方案如图1所示：图1 引风机变频改造电气一次原理图此方案是自动旁路的典型方案，它由3个真空接触器KM1、KM2、KM3以及2个高压隔离开关QS1、QS2组成，其中KM1、KM2、KM3为高压真空接触器，用于变频和工频的切换。
QS1和QS2为高压隔离开关，一般情况下处于合闸状态，仅在变频器及真空断路器检修时拉开，用于电机工频运行情况下对变频器及真空接触器进行安全检修；并且KM1、KM2与KM3电气互锁，防止电机同时工/变频运行。
QF为原引风机电机高压断路器。
变频器功率单元柜由15个功率单元组成，每5个功率单元串联组成一相，三相Y型连接。
当其中某一相某个功率单故障时，同时切除其它两相对应功率单元，不影响引风机的正常运行。
2.3 联锁保护为了保证引风机电机及变频器安全、可靠、长周期运行，系统还设置有下列联锁保护。
2.3.1 高压紧急分断：即变频器紧急分断,当变频器出现重故障时，自动分断高压断路器QF。
该接点接入用户高压断路器QF的分闸回路，接点闭合时进行分闸操作。
该接点为无源接点输出，定义为接点闭合时有效，触点容量DC220V/5A 。
2.3.2 高压断路器合闸允许：即变频器待机，表示变频器自检通过，具备上高压条件。
该接点串入用户高压开关的合闸回路，做为一个合闸条件。
该接点为无源接点输出，定义为接点闭合时有效，触点容量DC220V/5A 。
2.3.2 工频高压断路器已分闸：小车位置信号，接点闭合时表示高压断路器在分闸位置，高压断路器合闸后，该接点断开。
该接点引自用户高压断路器的辅助触点。
该接点要求为无源干接点，为常闭点。
2.3.4 变频装置保护功能：变频装置设有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载，光纤故障等保护。
2.3.5 引风机差动保护：引风机变频运行时，因电流波动大可能会引起风机跳闸，需将引风机差动保护压板退出，切换至工频方式运行时，再将差动保护压板投入。
2.3.6 变频器启动允许条件：引风机高压断路器合闸条件保持原有条件不变，变频器启动允许条件为变频器备妥及引风机入口挡板关闭，变频器备妥包括变频器无重故障报警，QS1、KM1和QS2、KM2合闸，高压断路器已合闸。
3 节能分析表1为不同负荷下引风机变频改造前后电流对比情况，下面就对表1中150MW 、200MW 、290MW 负荷下引风机节电率进行计算，从而分析节能效果。
表1中数据为某厂引风机变频改造前后对应负荷下的实际运行电流。
表1 引风机工频运行与变频运行电流对比表负荷(MW) 150 180 200 250 290工频电流 112/110 122/120 136/132 153/150 190/192变频电流 46/45 60/60 73/71 103/101 144/142负荷150MW ，引风机工频、变频运行时，每小时消耗功率分别为1P 、2PKWUICOS P .99452.80111632.7131=⨯⨯⨯==φKW UICOS P .73872.80.545632.7132=⨯⨯⨯==φ 变频改造后节电率为%59.9945.7387.9945%100121=-=⨯-=P P P K 负荷200MW ，引风机工频、变频运行时，每小时消耗功率分别为/1P 、/2PKWUICOS P .911412.80134632.713/1=⨯⨯⨯==φKW UICOS P .56132.8072632.713/2=⨯⨯⨯==φ变频改造后节电率为%46141.91.5613141.91%100///121/=-=⨯-=P P P K 负荷290MW ，引风机工频、变频运行时，每小时消耗功率分别为//1P 、//2P KWUICOS P .616272.80191632.713//1=⨯⨯⨯==φKW UICOS P .612182.80143632.713//2=⨯⨯⨯==φ 变频改造后节电率为%25.61627.61218.62761%100//////121//=-=⨯-=P P P K 从上面计算结果可以看出，引风机在低负荷运行时，节电率最大，随着负荷的增加，节电率随之降低，但变频运行功率消耗永远低于工频。
所以，引风机变频改造后节能效果非常显著，降低厂用电率的同时也降低了发电成本。
4 间接收益4.2.1 减少电机起动时的电流冲击电机采用变频控制后，起动时避免全磁通突加，起动时基本没有冲击，电流从零开始，随着转速增加而上升，不会超过额定电流。
因此变频运行解决了电机起动时的大电流冲击问题，消除了起动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力。
4.2.2 延长设备寿命使用变频器可使电机转速随着加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。
同时有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低了电机的转速，可大大地提高电机的使用寿命。
4.2.3 变频启动或停止时减小对燃烧系统的影响当引风机变频启动或停止时，由于转速较慢，基本不带出力运行，减少了对燃烧系统影响和干扰，保证了机组的安全稳定运行。
4.2.4 降低了设备噪声变频改造后，系统截流及设备的转动噪声大大降低，当转速降低50%时，噪音可减少十几个分贝。
同时消除了设备停运和启动时具大的尖啸声。
4.2.5 减少环境污染由于0转速启动避免了风机启动时产生的振动导致风机内部积灰的大量外漏，保护了环境的同时也改善了运行人员工作条件。
4.2.6 减少维护费用变频调速能节约原来损耗在挡板截流过程中的大量能量，减少了因频繁调节而造成的挡板、调节机构损坏、风道磨损和经常停机检修所造成的经济损失，大大提高了经济效益。
4.2.7 降低转机轴承温升由于电机降速运行以及工作在高效率区，因此电机和风机轴承的温升都很低，避免了轴承损坏，这样可以延长设备的使用寿命。
5 存在问题5.1 引风机变频改造后，变频器输出三相电流不平衡，变频装置频繁发轻故障报警，导致电机差动保护不能正常投入。
5.2 引风机变频投自动时，锅炉炉膛负压较难控制，虽然控制方式采用的是闭环矢量控制，但是由于DCS逻辑参数设置和变频器频率调节灵敏性的共同影响，锅炉炉膛负压波动比较大。
5.3 引风机变频改造后，通过实际运行数据和冷态试验数据显示，运行频率在一定范围内存在振动大的问题，主要原因分析为引风机转子的固有频率与运行频率相近时发生的共振现象。
通过引风机冷态试验测得的共振频率如图2所示：图2 引风机冷态试验频率与振动曲线从图2可以看出，引风机变频运行时，其振动大小和运行频率有关，所以引风机在不同出力情况下，需要调节其频率和入口静叶开度来控制振动不超过允许值，这样势必会产生由于静叶而导致的节流损失，尤其是引风机在低出力情况下运行，节流损失更大。
5.4 按照设计要求，引风机变频器某一个功率单元故障，可以切旁路运行，不影响引风机的正常运行。
但是为了防止发生旁路的变频器对应的负载增大，造成功率单元内部的IGBT 爆炸等严重故障，对引风机逻辑进行了修改，只要功率单元发重故障，引风机就会跳闸，这样势必对机组的安全稳定运行带来了一定的影响。
5.5 按照厂家设计，引风机由于变频器故障可以自动切换至工频运行。
但由于引风机运行以及联锁保护的特殊性，此功能取消，事故状态下需人工手动进行切换，不仅增加了操作内容，而且延长了事故处理的时间，对机组的安全稳定运行带来不利的一面。
6 结语引风机电机进行高压变频改造后，节能效果显著，尤其低负荷进行节能效果更为明显，大大降低了机组厂用电率，减少发电成本，提高了企业效益和市场竞争力。
同时引风机变频器三接触器的应用，不仅省去了就地操作的繁琐性，而且也为事故处理和机组恢复正常运行争取了一定的时间。
但是，对于存在的一些问题，需要进一步探讨和研究，以便不断改进和完善。
