摘要在发电厂开展节能降耗工作中高压变频技术是主要应用技术，对一些高耗能的高压电动机进行变频改造，节电效果一般在30%~40%以上。介绍了某发电厂一次风机系统进行变频改造的背景、改造方案、节能效果，并分析了一次风机变频运行中存在的问题以及解决办法，同时提出了建议。
关键字节能降耗；变频技术；一次风机；冷却系统
0 引言
随着电力行业改革的不断深化，电力企业逐步由生产型向经营型转变，由高耗能企业向节约型企业发展。为提高企业效益，降低发电成本将是经营型企业长期坚持的目标，为此，节能降耗工作便成为发电企业生产经营管理的重要内容。火电厂如何实现低耗高效是一个被长期关注和不断发展的行业问题。在全球能源危机的大背景下，节能降耗技术也得到了日新月异的发展和普及。利用一些比较成熟稳定的新技术，对设备进行技术改造，一次性投入，实现长期节能降耗，这是一本万利，是利企利国的事情。
天津大唐国际盘山发电有限责任公司2×600MW火电机组是我国华北地区建设投产最早的600MW亚临界火电机组，是京津唐电网的主力机组，曾被国家计委列为1996年利用国家外汇储备购买国产发电设备发展民族工业的试点项目。工程于1998年10月开工，其中3#机组于2001年12月18日正式投产，4#号机组于2002年6月5日正式投产。其对锅炉一次风机和汽机凝结水泵进行变频改造是实现节能降耗的具体例证。
1 一次风机系统简介
该公司每台机组配有两台沈阳鼓风机厂生产的双吸入前弯离心式一次风机。风机采用电机定速运转、入口电动动叶调整风机出力。一台一次风机容量为50％BMCR（锅炉最大连续负荷）。其具体参数如下。
风机形式双吸入离心泵
风机型号G9-2×36No.17F
风压15542Pa
风量160.5m3/s
电机型号YKK710-4
额定电压6kV
额定电流260A
功率2400kW
转速1494r/min
绝缘等级F
锅炉一次风机主要是给锅炉制粉系统提供输粉
的风源，属于锅炉三大风机之一，也是火力发电厂主
要的高耗能设备。对于正压直吹式制粉系统，一次风
机正常运行时主要起携带和干燥煤粉的作用，并提
供煤粉着火初期所需空气。盘山发电公司锅炉一次
风机系统的布置如图1所示。
2 一次风机变频改造介绍
由流体力学可知
P=qh（1）
式中：P为功率；
q为流量；
h为压力。
而q∝n；h∝n2；P∝n3（n为转速）。如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速n可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55kW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16kW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875kW，省电87.5％。变频器是利用电力半导体器件将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，它先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。频率可控即电机转速可控，从而达到节能的目的。
G9-2×36No.17F型一次风机的额定电流为260A，当发电机在额定负荷600MW下运行时，一次风机最大电流为186.5A，只有额定电流的71.7%，低负荷运行时最低电流到133A左右，是额定电流的51.2%左右，因此，一次风机具有很大的节能空间。经多方论证，公司决定将一次风母管压力控制由节流控制改为转速控制，以降低能耗，提高机组的整体经济效益。
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2.1改造方案
盘山发电公司分别在2003年和2004年利用机组小修的机会为两台机组的4台一次风机电机进行了变频改造。采用的是罗克韦尔公司的ABPowerflex7000系列的双PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）、无输入隔离变压器的电流型变频调速装置，属于“一拖一”手动旁路方式，变频器接入原电气回路如图2所示。
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整个改造方案包括三部分：
1）变频器的安装和接入在风机旁就地搭建了专门的变频小间，其中安装的主要设备包括变频器主柜体、双路控制电源切换箱、变频器UPS（交流不停电）电源柜和变频小间柜式空调机，而变频器的所有就地操作以及运行参数和报警参数的检查设置都在变频小间内完成。
2）电气开关部分的改造6kV高压开关加装了变频器保护回路和“工频/变频工作方式”切换把手，配合一次风机变频运行和工频两种工作方式的切换，另外从380V低压交流厂用母线段和220V直流母线段完成了对变频器控制电源和操作电源的供电改造。
3）热工逻辑和DCS操作画面的改造一次风机变频器改造后主要的工作方式选择和变频器启动允许程控逻辑方案如下。
在DCS原有一次风机系统画面上增加一次风机工作方式提醒（如图1中所示）。在一次风机系统画面上不再增加变频器启动按钮，在不同工作方式下仍然用同一个按钮启动一次风机。在工频方式下，画面提示一次风机在工频方式，在原操作按钮上按下启动，则合6kV开关，并在风机运行中调整风机入口动叶开度以维持母管风压在设定值。在变频方式下，画面提示一次风机在变频方式，仍在原按钮上按下启动，一次风机变频工作方式下的6kV开关与变频器启动顺序是，当操作员按下启动按钮，首先合一次风机6kV开关，等待30s（变频器电抗器充电时间），检测变频器准备好信号存在，启动变频器。这时运行风机的入口动叶保持全开，通过调整电机转速改变风机出力以维持母管压力在设定值。
2.2变频方式下一次风机的控制方式
1）保留原来的一次风机挡板调节站，另外编辑一套变频调节站。一次风机在变频方式运行时，入口调整挡板应全开，通过变频器改变电机转速以调节风机出口母管压力。
2）一次风机在工频方式运行时，变频调节站强制手动；在变频方式运行时，挡板调节站强制手动。
3）变频方式启动时，强制挡板全开且变频器输出为最低转速。变频器在就地位运行时，控制站跟踪转速反馈值，以实现无扰切换。
4）变频自动调节切手动条件如下（任一满足）：
（1）一次风机出口母管压力信号故障；
（2）一次风机在工频方式运行；
（3）当调速指令与速度反馈偏差大于150r/min。
2.3一次风机变频运行存在的问题
一次风机经过变频运行后，也发现存在一些问题，导致风机的运行安全受到威胁，节能效果受到影响。
2.3.1运行温度高
变频器运转时本身发热量大，设计的散热装置不能满足需要，在给变频小间加装大功率柜式空调后有所改善，但运行温度高的隐患仍然存在，且加装大功率空调增加了耗电量。目前，本厂凝结水泵变频器的冷系统运行效果良好，因此，已经对一次风机变频系统配置了相同的强迫水冷风循环冷却系统（系统布置如图3所示），将会利用机组检修的机会将冷却系统和变频器相联结，相信可以完全解决运行温度高的问题。
