利德华福变频器在国电内蒙古东胜热电有限公司引风机变频改造中的应用

一、引言

随着能源问题的日益紧张，火电企业的经济效益已经普遍面临着巨大的挑战，从降低发电成本的角度讲，降低厂用电率意义重大。原火力发电厂中引风机等重要辅机，全部靠挡板开度来调节风机出力，而这些辅机长期的运行状态并不是满负荷，这就造成了相当大的能耗。拉高了厂用电率和发电煤耗。通过风机变频改造，风机挡板在运行中处于全开状态，最大限度降低了节流的损耗，同时变频启动降低了电机的启动电流，减小了对电机本体的伤害。国电东胜热电有限公司通过全面的考察，选用了北京利德华福的高压变频器，对全厂四台引风机进行了变频改造，投运后节能效果明显，本文将对变频改造及运行中的情况进行讨论。

二、变频改造方案

2.1 项目概况

东胜热电厂区

东胜热电2330MW机组，每台机组安装有两台引风机，各为50%容量。并联运行方式，通过入口静叶调整门调节吸风量控制并维持炉膛负压。由于这些调节方法仅仅是改变通道的流通阻力，而驱动源的输出功率并没有改变，节流损失相当大，浪费了大量电能。.为此，采用变频调节方式对引风系统进行改造，以减少节流损失。提高系统运行的经济性。

2.2 一次系统改造方案

其引风变频系统的一次动力系统采用一拖一自动工/变频切换控制方案，其一次系统图如下所示。该系统的工频\变频回路均采用能够进行远程操作的真空断路器和真空接触器执行部件构成。能够在远程DCS侧实现变频故障下的工频转换和变频故障修复后的变频设备运行恢复。

引风一次动力系统图

该一拖一自动工/变频切换方案：A、B引风机各采用一套变频调速装置和工变频自动切换回路。.其中OF表示高压开关、TF表示高压变频器、M表示电动机；QF1，QF3，M为现场原有设备。KM2和工频旁路开关之间均存在电气闭锁和逻辑闭锁关系，防止变频器输出侧与6KV电源侧短路等严重事故。

引风机在工频和变频状态的切换由工频开关柜中高压开关QF2(QF4)的位置所决定。引风机变频运行时，首先检查分断QF2(QF4)，操作闭合隔离开关QS11(QS21)、QS12(QS22)、DCS合KM12(KM22)、KM11(KM21)、QF1(QF3)，启动变频器运行：当引风机采用工频运行时，首先检查DCS侧分断QF1(QF3)、KM12(KM22)、KM119(KM21)，操作断开隔离开关QS11(QS21)、QS12(QS22)；DCS侧操作合QF2(QF4)、QF1(QF3)启动引风机工频运行。

2.3 DCS逻辑改造方案

对于引风机变频的改造，同时在原来对引风机控制逻辑的基础上进行了改造。DCS方面增加变频画面，对变频器进行远程的启动、急停，显示变频器待机状态、运行状态、轻故障、重故障、远程控制、倒闸及接触器分合状态、以及频率和电流指令和反馈。在变频模式下，顺控起停、事故连锁、协调控制等均作了相应修改，以满足工频及变频情况均满足运行工况。

2.4冷却方案

变频器的工作是个整流再到逆变的过程，其中电子功率器件本身要发热，会使温度上升，并威胁设备本身的安全。要使变频器正常的运行，冷却的问题非常重要。经过各种方案的对比和研究。最终选择了自然风冷的方案，变频器柜顶引出一总风道，通过柜顶风机将热空气不断排向室外。同时屋内安装两台立式空调冷却室温。另一方面，为解决屋内负压问题，在室内墙角开了通风孔，并安装滤网进行防尘。此种方案保证了变频室室温保持在30摄氏度以下，功率元件散热良好，运行一年时间内未出现模块故障情况，但由于室外环境较差，通风量较大，防尘工作无法做到完善，所以室内卫生需要经常清理。

三、变频器技术介绍

3.1 变频器技术参数

本次变频改造选用北京利德华福高压变频器HARSVERT-A06/330。

变频器参数

型号：HARSVERT-A06/330

出厂编号：09022-O1C/D

输入电压：6300V

输出电压：6000V

额定电流：330A

额定功率：2800kW

功率因数：0.95

生产厂家：北京利德华福电气技术有限公司

电动机参数

型号：YKK800－8

额定电压：6000V

额定电流：329A

额定功率：2800kW

功率因数：0.85

额定频率：50Hz

现场变濒器安装图

该变频调速系统有15个功率单元，每5个功率单元串联构成一相。每个功率单元结构上完全一致，可以互换，单元内部为交一直一交整流逆变电路。输入侧为二极管三相全桥构成30脉冲整流方式，输出侧通过lGBT逆变。一次回路中的移相变压器通过移相叠加能够消除对网侧的谐波干扰，移相变压器的副边绕组分为三组，分别给输出的A、B、C兰相模块供电，模块输出PWM波形，多电平串联叠加，输出正弦性很好的波形到电机。

控制器核心由DSP(数字信号处理器)来实现，控制器内包括一台内置PLC，用于柜体内开关信号的逻辑处理，控制器与功率单元之间采用光纤通讯，低压部分与高压部分完全可靠隔离，系统具有安全性，同时具有抗电磁干扰性能。

3.2变频器具有的优点

北京利德华福技术有限公司生产的HARSVERT-A高压变频器具有以下优点：

(1)采用先进的拓扑结构与输入变压器副边多级绕组移相整流技术，减少了输出侧的电流谐波，提高了功率因
数。解决了对电网的谐波污染。无需增加任何滤波或功率因数的补偿。

(2)电动机实现了真正的软启动、软停车，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，峰值电流和峰值时
间大为减少，可消除对电网和负载的冲击，避免产生操作过电压而损伤电机绝缘，延长了电动机和风机、泵的使用寿命.:.同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机、水泵处于共振点运行的可能性，使风机、水泵工作平稳，轴承磨损减少，启动平滑。消除了机械的冲击力，提高了设备的使用寿命。

(3)变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，瞬间过流保护(超过200%额定
电流峰值) 10us动作，有效过流保护(150%额定电流)3s动作，过载保护(120%额定电流) 1 min动作，大大加强了对电动机的保护。

(4)采用变频调速，实现了挡板、阀门全开，减少了挡板、阀门节流损失，且能均匀调速，节约了大量的电能，具有显著的节电效果。

(5)由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，电机的温升和轴承温升下降明显，延长了风机系统的使用
寿命。

(6)低负荷下转速降低，减少了机械部分的磨损和振动，延长了风机大修周期，可节省大量的检修费用。

四、改造后运行情况

4 .1变频器运奄予晴况

运行一年多的时间里，变频器本身没有出现过的故障，也未出现过误发报警情况。单片机、PLC及光纤通讯均运行正常，功率模块一年内未出现过故障。

4.2风机及电机运行情况

改造后风机及电机没有做更换，电机从OHz启动后自动升至15Hz，然后根据指令进行转速调节，没有了原来工频启动时的5一一8倍额定电流的冲击，很大程度的减小了对6KV厂用系统的冲击和无功损耗。电机的长期运行并不在满负荷状态，而是在30Hz到40Hz之间，运行电流远小于工频运行电流，运行电压也远小于工频时的6KV电压，这将减小电机绝缘的老化，延长电机的寿命。

由于转速的降低。电机和风机轴承的磨损程度也大大降低，导叶在变频情况基本也变成了零磨损，这使得风机和电机的维护工作量减小，维护周期相应变长。节约了维护费用。

风机运行中出口挡板处于全开状态，减小了风的阻力损耗，同时延长了挡板的使用寿命，也降低了对挡板的维护成本。电机工作频率一般在30Hz到40Hz之间，未出现共振以及风道振动过大情况，风机与电机运行情
况良好，同时与工频运行相比，降低了现场的噪声污染。

五、节能效果

风机的变频改造最终目的在于节能降耗，改造后，对两台引风机进行了一年的运行观察。对比改造前后的生产报表，得出以下表格。

节电率：(84657.5－55479.45)/84657.5=34.47%

节约电费：1065x0.24=255.6万元

节约标煤：1065x10000x 0.325/1000-=3461.25吨

SO2减排：3461.25x1.18%x2x0.8(1-90%)=6.53吨(脱硫综合效率为90%)

备注：a.节约1 KWh电量=节约325g标煤。

b. 1.18%-入炉煤收到基硫份；2一S变成SO2的系数；0.8一煤中硫的转化率。

通过上述表格得出四台引风机的变频改造结果是年节电约10万kwH,每度电按0.24元计算，每年大约节约255.6万元，而一次性改造的费用为731.07万元，三年即可收回成本，而变频器一般使用寿命在10年左右，由此可见，变频改造的节能和经济效益是非常可观的，而且在机组投运之初就进行变频改造是明智的。

六、结论

全厂共4台引风机的变频改造，是公司的一项重要改造项目，也是机组投运后第一次进行变频改造.，在能源紧张、火电企业利润空间逐渐变小的大环境下，变频改造有着重要的意义。通过改造后的数据，可见其经济效果显著，切实节约了能源、增加了效益。

迈出了变频改造的第一步后，随后进行了热网系统五台热网循环泵的变频改造。既降低了厂用电率，又优化了运行工况。

目前，公司正着手于下一步4台一次风机的变频改造，变频技术将得到进一步的推广和应用。