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1. 工程概況
西北某發電廠，始建於1969年。#3機組（200MW）於1983年二期擴建時投產。由於調峰任務重，常帶140-180MW負荷運行。該機組配置兩台AL-R252lixinshisongfengji，kaotiaojiesongfengjidangbanlaikongzhiguolujinfengliang，yishiyingjizufuhebianhuadexuyao。dangjizuzaiedingfuhexiayunxingshi，fengjixiaolvjiaoweilixiang，dandangjizujiangfuheyunxingshi，yibufengonglvbeixiaohaozaidangbanshang，qiejizufuheyuedi，xiaohaozaidangbanshangdegonglvyueda，congershifengjixiaolvsuijizufuhejiangdierxunsuxiajiang。
該係統在運行過程中還存在一些其他問題：
（1）擋板動作遲緩，手動時運行人員操作不靈活，如操作不當還會造成送風機振動。投自動運行時，很難滿足最佳調節品質。
（2）送風機擋板執行機構故障較多，不能適應長期頻繁調節，使送風機調節係統一直不能正常投入自動運行。
（3）送風機電機在啟動時，采用直接啟動方式，啟動電流為額定電流的5-7倍，電機受到的機械，電氣衝擊較大，經常發生轉子籠條斷裂事故。
（4）電機容量比送風機額定出力大，多餘容量不能利用，降低了效率，浪費了電能。
（5）擋板受衝擊，磨損較嚴重。
為了解決上述問題，決定對甲側送風機控製係統進行改造，利用電機變頻調速方法實現送風量調節，達到節能和實現穩定控製的目的。
2. 變頻改造方案簡介
#3爐甲側送風機為普通國產電機，主要參數如下：型號為YKK630-6，額定功率為1250kW，6極，額定電壓為6 kV，額定電流為145A，額定頻率為50Hz，額定轉速為985r/min，絕緣等級為F級。
2007年3月初完成了#3lujiacesongfengjibianpingaizaoxiangmu，zaidianjiyukaiguanzhijianzengjialeyitaogaoyabianpinzhuangzhi，bingbaoliuleyuanyougongpinhuiluzuoweipanglu。gaizaohouxitongyousidabufenzucheng：高壓變頻器、隔離變壓器、電機和開關，電氣接線圖如圖1所示。
 圖1 #3爐甲側送風機電氣接線圖 送風機高壓變頻調速係統采用深圳市科陸變頻器有限公司生產的CL2700型高壓變頻器，CL2700型高壓變頻器具有以下性能特點：
1.高效率、無汙染、高功率因數
CL2700係列高壓變頻調速係統采用的是功率單元串聯的高-高(gao)方(fang)案(an)，采(cai)用(yong)了(le)多(duo)繞(rao)組(zu)高(gao)壓(ya)移(yi)相(xiang)變(bian)壓(ya)器(qi)，二(er)次(ci)側(ce)繞(rao)組(zu)中(zhong)流(liu)過(guo)的(de)電(dian)流(liu)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)一(yi)次(ci)側(ce)疊(die)加(jia)時(shi)，形(xing)成(cheng)非(fei)常(chang)逼(bi)近(jin)正(zheng)弦(xian)波(bo)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)。經(jing)過(guo)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)，50Hz運行時，網側電流諧波 < 2%，電機側輸出電壓諧波 < 1.5%（即使在40Hz時，仍然 < 2%），成套裝置的效率 > 97%，功率因數 > 96%。完全滿足了IEEE 519-1992對電壓、電流諧波含量的要求。
另外，通過采用自主開發的專用PWM控製方法，比同類的其它方法還可進一步降低輸出電壓諧波1～2%
2.先進的故障單元旁路運行（專業核心技術）
weiletigaoxitongdekekaoxing，zhenggebianpintiaosuxitongzhongkaolvleyidingdeshuchudianyayuliang，bingzaigegonglvdanyuanzhongzengjialepangludianlu。dangmougegonglvdanyuanchuxianguzhangshi，keyizidongjianceguzhangbingqidongpangludianlu，shidegaidanyuanbuzaitouruyunxing，tongshichengxuhuizidongjinxingyunsuan，tiaozhengsuanfa，shideshuchudesanxiangxiandianyarengranwanquanduicheng，dianjideyunxingbushourenheyingxiang。zhezhongkongzhifangfachuyuguojixianjin，guoneilingxiandeshuiping，tajiangdadatigaoxitongdekekaoxingheyunxingdewendingxing。
3.高性能的控製技術
CL2700係列高壓變頻調速係統率先實現了簡易矢量控製技術，可以實現恒轉矩快速動態響應，並且具有加、減速自適應功能，即可根據運行工況參數的實際變化，自動調整加、減速時間，在不超過最大允許電流的情況下，快速達到設定轉速;同時，係統可以自動識別電機轉速，用戶可以不考慮電機目前的運行狀態，電機不需要停止運行就可直接實現電動機的啟動、加速、減速或停車操作。
CL2700係列高壓變頻調速係統還可以實現反饋能量自動限製功能。
4.高可靠性
控製電源可實現外部380V供gong電dian和he高gao壓ya電dian源yuan輔fu助zhu供gong電dian雙shuang路lu電dian源yuan自zi動dong切qie換huan，即ji使shi兩liang路lu電dian源yuan都dou出chu現xian故gu障zhang時shi，控kong製zhi係xi統tong仍reng然ran可ke以yi工gong作zuo足zu夠gou長chang的de時shi間jian，控kong製zhi整zheng個ge係xi統tong安an全quan停ting機ji，發fa出chu報bao警jing，並bing記ji錄lu故gu障zhang時shi的de所suo有you狀zhuang態tai參can數shu。
采用高速光纖通信，可有效避免電磁幹擾。
當單元故障數目超過設定值時，係統可自動切換到工頻運行。
整流變壓器有完善的溫度監控功能。
獨特設計的功率櫃風道，主要發熱元器件都靠近或處於風道中，散熱效果好，保證了係統的過載能力。
抗電網電壓波動能力強，當電網電壓在-15%～+15%範圍內波動時，係統可以正常工作;對於功率單元，在電壓-25%～20%範圍內變化時，都可正常工作。
3 送風機變頻改造效益分析
交流電動機的調速方法，可從以下公式分析：
n=60f（l-S）/P
式中：n-電動機轉速;
f-電動機定子供電頻率;
p-電動機極對數;
s-電動機轉差率。
由(you)上(shang)式(shi)可(ke)知(zhi)，如(ru)果(guo)均(jun)勻(yun)地(di)改(gai)變(bian)電(dian)動(dong)機(ji)定(ding)子(zi)供(gong)電(dian)頻(pin)率(lv)，可(ke)以(yi)平(ping)滑(hua)地(di)改(gai)變(bian)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)同(tong)步(bu)轉(zhuan)速(su)。實(shi)際(ji)上(shang)，在(zai)改(gai)變(bian)供(gong)電(dian)頻(pin)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)，還(hai)需(xu)要(yao)維(wei)持(chi)電(dian)機(ji)磁(ci)通(tong)恒(heng)定(ding)，即(ji)保(bao)持(chi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)力(li)矩(ju)不(bu)變(bian)。因(yin)此(ci)，在(zai)電(dian)動(dong)機(ji)調(tiao)速(su)過(guo)程(cheng)中(zhong)，應(ying)保(bao)持(chi)定(ding)子(zi)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)和(he)頻(pin)率(lv)的(de)比(bi)值(zhi)v/f為一定值。改變頻率的調速屬於轉差率基本不變、同步轉速和電動機理想轉速同步變化條件下的調速，所以變頻調速的調速精度、功率因數和效率都較高，容易實現閉環自動控製。
根據風機相似定律：N/Nb=（ng/nb）3，功率與電機轉速的立方成正比，風機的風量與轉速成正比，當轉速降低時，風機所消耗的電功率按3次方比例關係下降。在機組低負荷情況下，對風量的需求相對較少，例如，要求風量在80%的情況下，采用變頻控製時，電機消耗的功率=（80%）3≈50%;而采用擋板調節風量時，電機消耗的功率約為90%，能量流失嚴重。由此可見，采用變頻調節後，入口擋板全開，幾乎消除了擋板節流阻力，節能效果明顯。
3.1理論計算
主要技術數據如下：電機功率為1250kW，電機效率為95%，cosφ=0.85，變頻係統（含隔離變壓器，PF7000變頻器）效率不低於96.5%，在滿負荷時，變頻係統功率因數≥0.96。根據西北電網火電機組的實際運行情況（調峰力度大，機組年運行小時數低），設年運行小時數為5000h，電價0.3元/度。
下麵在風門開度分別為90%、80%、70%和60%的情況下進行效益分析。
（1）擋板控製風量時
①風門開度為90%時，根據運行經驗，電流為120A左右;
②風門開度為80%時，根據運行經驗，電流為113A左右;
③風門開度為70%時，根據運行經驗，電流為109A左右;
④風門開度為60%時，根據運行經驗，電流為107A左右;
P90= UIcosφ/η=1.732×6×120×0.85/0.95=1116kW
P80=UI cosφ/η=1.732×6×113×0.85/0.95=1051kW
P70=UI cosφ/η=1.732×6×109×0.85/0.95=1013kW
P60=UI cosφ/η=1.732×6×107×0.85/0.95=995kW
（2）變頻調速控製風量時
P90=Pχ×（Q%）3ηMV=1250×（0.9）3/0.965=944kW
P80=Pχ×（Q%）3ηMV=1250×（0.8）3/0.965=663kW
P70=Pχ×（Q%）3ηMV=1250×（0.7）3/0.965=443kW
P60=Pχ×（Q%）3ηMV=1250×（0.6）3/0.965=280kW
（3）每年效益
P90=（1116-944）×5000×0.3=25.8萬元
P80=（1051-663）×5000×0.3=58.2萬元
P70=（1013-443）×5000×0.3=85.5萬元
P60=（995-280）×5000×0.3=107.25萬元
（4）投資回收年限計算
投資回報年限可按以下公式計算：
A=P×i×（1+i）n/[（1+i） n-1]
式中：A為每年收益，P為總投資，n為回收年限，i為利率。
假設每年收益按70萬元計算，總投資按180萬元計算，利率按5.5%計算，通過計算可得n=2.84，即該項目投資回收年限為2.84年。
3.2 實測數據
3.3 改造前後送風單耗比較
2007年9月，#3爐送風機單耗為2.02kW・h/t汽，在甲側送風機變頻改造前的相同工況下，送風單耗為3.33kW・h/t汽，鍋爐累計蒸發量251460t汽，全月節電量為251460×（3.33-2.02）=329412.6kW・h，#209機組實際運行時間為20天，平均負荷為175.8MW，平均節電量為1.647萬度/天。#209機組按每年運行5000h（約208天）計算，每度電按0.30元計算，每年可產生經濟效益102.77萬元。
甲(jia)側(ce)送(song)風(feng)機(ji)變(bian)頻(pin)改(gai)造(zao)後(hou)，乙(yi)側(ce)送(song)風(feng)機(ji)運(yun)行(xing)時(shi)擋(dang)板(ban)一(yi)直(zhi)保(bao)持(chi)全(quan)開(kai)，鍋(guo)爐(lu)進(jin)風(feng)量(liang)主(zhu)要(yao)靠(kao)甲(jia)側(ce)風(feng)機(ji)變(bian)轉(zhuan)速(su)調(tiao)節(jie)，乙(yi)側(ce)風(feng)機(ji)的(de)效(xiao)率(lv)總(zong)是(shi)保(bao)持(chi)在(zai)較(jiao)高(gao)水(shui)平(ping)，這(zhe)樣(yang)，兩(liang)台(tai)送(song)風(feng)機(ji)的(de)總(zong)體(ti)效(xiao)率(lv)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)。通(tong)過(guo)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)、實測數據和送風單耗三種方式進行分析，雖然結果有所差異，但從總體上可以看出該項目的節能效果非常明顯。
4. 結 論
gaixiangmudezuidayiyishijieneng，caiyongbianpinqikongzhijinxingqudonghou，yuyuandangbantiaojiefengliangdefangshixiangbi，fengjixiaolvwendingzaiyigejiaolixiangdefanweinei，diandongjidenenghaodadajiangdi，tebieshijizuzaidifuheyunxingshi，xiaoguogengxianzhu。caiyongbianpintiaosuhou，tigaolejizuzidongzhuangzhidewendingxing，weiyouhuaranshao、提高鍋爐效率提供了可靠保證。
高gao壓ya變bian頻pin器qi由you於yu節jie能neng效xiao果guo顯xian著zhu，在zai電dian力li係xi統tong中zhong已yi廣guang泛fan應ying用yong，采cai用yong變bian頻pin調tiao速su後hou，還hai改gai善shan了le電dian機ji的de啟qi動dong性xing能neng，電dian機ji實shi現xian軟ruan啟qi動dong，有you效xiao地di減jian少shao了le轉zhuan子zi籠long條tiao斷duan裂lie故gu障zhang，延yan長chang電dian機ji，特te別bie是shi轉zhuan子zi鼠shu籠long條tiao的de壽shou命ming。這zhe是shi因yin為wei電dian機ji直zhi接jie啟qi動dong的de電dian流liu約yue為wei額e定ding電dian流liu的de5-7倍，啟動時間約為10s，對電機的衝擊很大。另外，變頻調速時擋板全開，可減少風道振動與磨損，提高機械壽命。總之，高壓變頻裝置節能效果好、技術先進、使用成熟、性能可靠，是理想的節能改造設備。
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