摘要：本文簡要介紹了高壓變頻器原理、現(xiàn)場安裝調(diào)試情況，初步分析了高壓變頻器的節(jié)能效果，對認(rèn)識了解高壓變頻器運(yùn)行有一定的借鑒作用。
　　關(guān)鍵詞：引風(fēng)機(jī)、高壓變頻調(diào)速裝置、控制
　　1．概 述
　 國電宣威發(fā)電有限責(zé)任公司地處云南東北部，海拔1960m，現(xiàn)有投產(chǎn)裝機(jī)容量4×300MW。#7機(jī)組設(shè)計(jì)出力為：300MW，機(jī)爐配有兩臺AN31e6(u19-10)型靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，額定風(fēng)量：321.4m3/h、全壓為5452Pa，軸功率：2104kW；配用YKK800-8-W型電動(dòng)機(jī)，　　額定功率2500kW、額定電壓6kV、額定電流293A、功率因素：0.86、額定轉(zhuǎn)速：746r/min,電動(dòng)機(jī)無調(diào)速裝置，靠改變風(fēng)機(jī)靜葉的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量。
　　發(fā)電廠的發(fā)電負(fù)荷根據(jù)電網(wǎng)要求，通常在額定負(fù)荷的50%～100%之間進(jìn)行調(diào)整、變化，以滿足電網(wǎng)運(yùn)行的要求；發(fā)電機(jī)輸出功率的變化，鍋爐系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備也要隨著負(fù)荷的變化作相應(yīng)的調(diào)整。鍋爐的送風(fēng)量、引風(fēng)量相應(yīng)變化，引風(fēng)機(jī)出力調(diào)整采用通過改變風(fēng)機(jī)葉片的角度來調(diào)節(jié)。通過改變風(fēng)機(jī)靜葉的角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量盡管比一般采用控制入口擋板開度來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)有一定的節(jié)能效果，但是節(jié)流損失仍然很大，特別是在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出功率大量的能源消耗在擋板上，節(jié)流損失更大。其次靜葉調(diào)節(jié)動(dòng)作遲緩，造成機(jī)組負(fù)荷調(diào)整響應(yīng)遲滯。異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流一般達(dá)到電動(dòng)機(jī)額定電流的5-8倍，對電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電纜造成較大沖擊，對廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行也有一定的影響，同時(shí)強(qiáng)大的沖擊轉(zhuǎn)矩和沖擊電流，縮短了電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)機(jī)械的使用壽命。通過大量應(yīng)用表明，應(yīng)用高壓變頻調(diào)速裝置來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足不同負(fù)載的工藝要求，是解決以上矛盾的有效手段。
　　2．高壓變頻器調(diào)速節(jié)能原理
　　2.1 高壓變頻調(diào)速的方法
　　高壓變頻調(diào)速是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由下式確定:
　n=60f(1-S)/p (1)
　　式中:n—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；
f—輸入電源頻率；
S—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；
p—電機(jī)極對數(shù)。
由公式(1)可知，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入的電源頻率、轉(zhuǎn)差率、電機(jī)的極對數(shù)有關(guān)。交流電動(dòng)機(jī)的直接調(diào)速方式主要有：
　　1) 變極調(diào)速(調(diào)整p)
　　2) 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速或串級調(diào)速或內(nèi)反饋電機(jī)(調(diào)整S)
　　3) 變頻調(diào)速(調(diào)整f)
　　其中高壓變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)最多，得到了廣泛的應(yīng)用。
　　根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)(或水泵)類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、壓力(揚(yáng)程)H以及軸功率P具有如下關(guān)系:
Q1/ Q2＝n1/n2 　(1)
H1/ H2＝(n1/n2)2 　(2)
P1/ P2＝(n1/n2)3 　(3)
　　式中：Q1、H1、P1—風(fēng)機(jī)(或水泵)在n1轉(zhuǎn)速時(shí)的流量、壓力(或揚(yáng)程)、軸功率；
Q2、H2、P2—風(fēng)機(jī)(或水泵)在n2轉(zhuǎn)速時(shí)的相似工況條件下的流量、壓力(或揚(yáng)程)、軸功率。
由公式(1)、(2)、(3)可知，風(fēng)機(jī)(或水泵)的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，壓力(或揚(yáng)程)與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方降低，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)所需的電功率亦可相應(yīng)降低。
　　從上述分析可見，調(diào)速是風(fēng)機(jī)節(jié)能的重要途徑。采用高壓變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)對引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的線性調(diào)節(jié)，通過改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使?fàn)t膛負(fù)壓、鍋爐氧量等指標(biāo)與引風(fēng)機(jī)風(fēng)量維持一定的關(guān)系。
　　3．高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用情況
　　3.1 高壓變頻器的組成
　　我公司采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A系列電壓源型全數(shù)字控制高壓變頻器，高-高方式、采用H橋串聯(lián)方案。額定容量:1600KVA、額定電壓:6kV、額定電流:160A。高壓變頻器裝置由變壓器柜、功率柜、控制柜、刀閘切換柜四個(gè)部分組成，冷卻方式采用：空水冷卻系統(tǒng)。為單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)，其原理如圖1所示。

　　　3.2 高壓變頻器與現(xiàn)場接口方案
　　 北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的高壓變頻器的控制部分由高速單片機(jī)、人機(jī)界面和PLC共同構(gòu)成。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM控制和功率單元的保護(hù)。人機(jī)界面提供友好的全中文監(jiān)控界面，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。內(nèi)置PLC用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，可以和用戶現(xiàn)場靈活接口，滿足用戶的特殊需要。該高壓變頻器使用西門子S7-200系列PLC，具有較好的與DCS系統(tǒng)接口能力，根據(jù)風(fēng)機(jī)的特性運(yùn)行要求以及高壓變頻器控制的具體要求采取了相應(yīng)控制方案。
　　 1）DCS系統(tǒng)與高壓變頻器的接口方案
　　 DCS系統(tǒng)與高壓變頻器之間的信號總共有10個(gè)，其中開關(guān)量信號8個(gè)，模擬量信號有2個(gè)。（以＃1引風(fēng)機(jī)為例）

2)DCS畫面增加以下內(nèi)容
　　　　為實(shí)現(xiàn)對高壓變頻引風(fēng)機(jī)的啟停控制及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，在DCS畫面上增加：
　　 　　高壓變頻器啟停操作功能塊 ，用于遠(yuǎn)方啟停高壓變頻器；
　　 　　高壓變頻器轉(zhuǎn)速控制功能塊
　　　　 高壓變頻器輕故障報(bào)警塊

　　　　　重故障報(bào)警塊 　　　　

　　　　　工頻旁路狀態(tài) 　

　　3.3高壓變頻器運(yùn)行方式及控制邏輯
　　　　引風(fēng)機(jī)高壓變頻器電氣一次系統(tǒng)接線方式采用“一拖一”手動(dòng)切換方式（虛線部分為新增加部分），如圖2：