摘 要：在甕福磷肥廠的熱電分廠的引風機應用高壓變頻器進行調速節能改造,通過對其工作原理與主要技術特點的分析，并結合在引風機的變頻調速具體應用，說明高壓變頻器應用于甕福磷肥廠的熱電分廠引風機對能源的節約與產生的經濟效益。 關鍵詞：高壓變頻器 電廠 送風機 節能 1、前言: 　　貴州省甕福礦肥基地是國家“八五”和“九五”期間建設的五個大型磷礦肥基地之一， 目前擁有全國最大的磷礦山和磷肥廠。 　　甕福礦肥基地由甕福磷礦和甕福磷肥廠兩個國家重點項目組成。甕福磷礦1990年11月開工，1995年建成。甕福磷肥廠1997年建設，1999年通過72小時考核。從而形成250萬噸/年磷礦石、210萬噸/年磷精礦、80萬噸/年重鈣、3萬千瓦余熱發電的生產能力，以及年吞吐能力345萬噸的自備鐵路專線。 　　甕福磷肥廠下設磷酸一銨分廠、磷酸二銨分廠、硫酸分廠、磷酸分廠、熱電分廠5個主生產單位和水處理分廠、動力分廠、機修分廠、儀修分廠、工程車隊5個輔助生產單位。而電機的變頻調速運行，是降低廠用電率、節電增效的有效措施及有效手段。#2爐電機調速用擋板調節，風道壓流損失嚴重，浪費大，通過變頻調速，實現了電機轉速連續無級調速，調速范圍寬，調節精度高，效率高,實現了電機的軟啟動，減少了啟動沖擊及設備磨損。另外變頻裝置較安裝方便，只需在原斷路器與電機之間串聯變頻裝置即可，無需對負載和電機做任何改動;正常運行后，可靠性高，基本上無維護量。通過對引風機進行變頻改造而達到節能增效，無疑是必要的。熱電廠總共有三臺鍋爐拖動三臺風機，其中一臺常年運行，余下兩臺分別用兩臺變頻器拖動，其中一臺為哈爾濱九洲電氣的PowerSmartTMM高壓變頻器產品。 2.風機調速運行時的節能原理 　　通過改變風機的轉速來實現對風機的風量調節 　　改變風機的轉速時，風機的壓力特性曲線隨之改變，當管網阻力不變時，其特性曲線如右圖： [align=center] 改變風機的轉速的特性曲線[/align] 　　當風機的轉速定為n1、n2、n3時，每個轉速都對應其相應的壓力特性曲線，在管網阻力R不變的情況下，工況點隨之改變為M1、M2，其對應的流量變為Q1、Q2。 　　在實際中，采用高壓變頻器，內反饋串級調速電機，液力耦合器等方法達到對風機轉速的調節，從而在管網阻力不變的情況下調節流量。 　　（4）風機定速運行與風機調速運行在輸出同等風量時的比較： 　　當風機的額定轉速為n1，擋板全開管網壓力為R1，額定流量為Q1時，通過調節管網壓力和風機轉速 的二種方法，將輸出流量改變為Q2，其運行工況的差異如右圖所示： [align=center] 管網阻力與風機速度調節流量時的工況點差異[/align] 　　從圖中可以看出，在輸出同等流量的情況下，用擋板調節的工況點是M3，運行時壓力為Hf。用速度調節的工況點是M2，運行時壓為H2。 　　（5）兩種風量調節方法消耗能量的差異： 　　從上面可以看出，調節擋板與調節轉速的最大差異在于風壓，兩種運行方式風機吸收軸功率的差異為： 　　根據風機功率消耗的相擬性理論，得出結論： 　　 　　用擋板調節風量與用轉速調節風量對比，隨著實際輸出流量與風機額定流量差值的加大，其能量的消耗差異也呈平方比例系數加大。 3.高壓變頻裝置原理及特點 　　變頻裝置采用多電平串聯技術，，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6KV系列有18個功率單元，每6個功率單元串聯構成一相。 　　功率單元的電路結構及原理：每個功率單元由軟啟動，整流，濾波，逆變，旁通，驅動，保護，模擬量采集，PWM形成等電路組成。 　　輸入側由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組;這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使其負載下的網側功率因數接近1。 　　另外，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，類似常規低壓變頻器。 　　輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到階梯PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造;同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。 　　由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此變頻調速具有其它調速方式無法比擬的優點： 　　①變頻器采用液晶顯示數字界面，調整觸摸式面板，可隨時顯示電壓電流、頻率、電機轉速，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態。 　　②精確的頻率分辨率和高的調速精度，完全可以滿足各種生產工藝工況的要求。 　　③高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表相連，并可與原設備控制回路相連接，構成部分閉環系統，如與原DCS系統實現數據交換和連鎖控制等。 　　④具有就地和異地操作功能，另可通過互聯網實現遠程監控功能。 　　⑤具有電力電子保護和工業電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時的安全可靠。 　　⑥電機可實現軟啟動、軟制動;啟動電流小，小于電機的額定電流;電機啟動時間可連續可調，減少了對電網影響。 　　⑦減少配件的損耗，延長設備使用壽命，提高勞動生產效率。 4.變頻器改造方案簡介 　　甕福熱電廠#2爐引風機是兩臺雙側布置，目前其引風機的出力調節由人工調節擋板來實現。由于引風機設計時冗余功率較大，加上風量控制采用檔風板引起的阻力損耗，造成廠用電率高，影響機組的經濟運行。下表為熱電廠#2爐電機及引風機的參數列表: 　　根據電機的參數以及現場工況和運行的經驗，最終確定熱網循環水泵的電機配套變頻器選用型號為九洲電氣的Power Smart10000-1A/063，變頻器額定電流為60A，同電機額定容量匹配，完全滿足現場負載運行的要求。為了充分保證系統的可靠性，為變頻器同時加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時，變頻器停止運行，電機可以直接手動切換到工頻下運行。工頻旁路由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成。要求QS2不能與QS3同時閉合，在機械上實現互鎖。變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開;工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開。 　　為了實現變頻器故障的保護，變頻器對6KV開關QF進行聯鎖，一旦變頻器故障，變頻器跳開QF，要求甲方對QF的合分閘電路進行適當改造。工頻旁路時，變頻器應允許QF合閘，撤消對QF的跳閘信號，使電機能正常通過QF合閘工頻啟動. 　　變頻調速由安裝在鍋爐操作臺上的啟動、停機、轉速調整開關進行遠程控制，并可同DCS系統接口，通過DCS實現變頻器的調速控制，變頻調速裝置還提供報警指示、故障指示、待機狀態、運行狀態、旁路狀態、高壓合閘允許、高壓緊急分斷等保護信息以及轉速給定值和風機實際轉速值等必要指示，以便操作人員進行操作控制。 　　九洲公司開發了GPRS監控功能,可以對高壓變頻在現場運行的情況及其數據進行監控,如有問題,可以最快捷做出解決方案,將損失降到最低, 并可以使公司和用戶方面進行雙向溝通，以便使變頻器更加長期有效的運行。 5.變頻器節能原理 　　異步電動機的轉速n與頻率f、電動機轉差率s、電動機磁極對數p有如下關系，即： 　　n=60f（1-s）/p （1—1） 　　根據相似理論有： 　　Q/Q0=n/n0 （1—2） 　　M/M0 =（n/n0）2 （1—3） 　　N/N0=（n/n0）3 （1—4） 　　注:n、Q、M、N為調節變化的轉速、流量、轉矩、功率，n0、Q0 、M0、N0為額定轉速、流量、轉矩、功率。 　　 　　改變其中任何一個參數都可以實現轉速的改變。變頻器是通改變電源頻率f的方式來改變電動機轉速的。在異步感應電動機的設計制造完成后,轉速與頻率的線性關系既確定，如圖所示： 　　由于轉速n與頻率f之間為線性關系，從理論上分析調速范圍在0～100%內，線性度都很好,因此變頻調速是當今調速應用的生力軍.隨著科學技術的不斷發展, 高電壓大功率半導體器件的出現,高壓變頻器應運而生,使發電廠大型輔機的調速運行成為現實.從而省去由于閥門、擋板節流等帶來的功率損失，達到節能的目的,提高了發電企業的經濟效益。 6.變頻節能效果計算 　　變頻器在正常帶負荷運行72小時后,為了方便的對設備的節能效果進行分析,我們進行了一周的設備運行記錄,2006年2,3,8月份2#鍋爐引風機參數如下表格所示: 　　在引用變頻器設備運行后,各參數如下: 　　在變頻器改造以前，根據統計情況，鍋爐引風機的運行工頻電流在30A左右，通過變頻器調節裝置改造后，目前在鍋爐相同運行情況下，鍋爐引風機在變頻后的電流為10—17A左右，平均降低電流達到10—11A。根據計算，平均節電80Kwh/h，考慮裝置自耗電及將來空調用電16kwh/h，總體節電可達到65kwh/h，節電率達到35%，年節電可達40萬元，經濟效益相當顯著。因此，鍋爐引風機高壓變頻器節能技術改造項目是相當成功的.。 7、結束語： 　　高壓變頻調速控制作為一種新型的調速方法，其性能優于其它調速方式，是現代化大型電廠廣泛采用的一種節能控制手段。甕福熱電廠的變頻改造工程促進了企業經濟效益的明顯提高，并且它以高性能、高可靠性和調節的靈活性以及操作的簡便性，贏得了運行人員的認可。 　　隨著電力體制改革的推進和競價上網新格局的形成、深化，甕福磷肥廠還將在未來的新興項目等輔助設備進行變頻改造，勢必將優化企業資源配置，為促進企業可持續發展創造條件，早日實現成為中國節能大廠的宏大目標。 參考文獻： 　　[1] 馬小亮 大功率交-交變頻調速及矢量控制技術 機械工業出版社 2003年10月 　　[2] 張永惠 高壓變頻調速器技術的比較 變頻器世界 2004年5月 　　[3] 王喜魁 泵與風機 中國電力出版社 2004年8月 　　[4] 白擴社 流體力學·泵與風機 機械工業出版社 2005年1月 　　[5] 梁昊 最新變頻器國家強制性標準實施與設計選型使用技術手冊 2005年1月