（1）天津大港電廠基本狀況介紹：
天津大港電廠是負(fù)責(zé)京津塘地區(qū)的調(diào)峰電廠，負(fù)責(zé)北京，天津電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電廠機(jī)組運(yùn)行的性質(zhì)屬于電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組，在運(yùn)行中，每日白天在高負(fù)荷時(shí)機(jī)組滿功率發(fā)電，在夜間時(shí)機(jī)組處于半發(fā)狀態(tài)。
3號(hào)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)之初即采用了雙速電機(jī)系統(tǒng)，在滿負(fù)荷時(shí)采用高速送風(fēng)，在半發(fā)狀態(tài)時(shí)采用低速送風(fēng)。這種最初的設(shè)計(jì)雖然具有一定的節(jié)以能效果，但是有著轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，切換時(shí)對機(jī)組鍋爐燃燒影響劇烈火，同時(shí)發(fā)電機(jī)組在未滿發(fā)狀態(tài)，而需送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量處于低速風(fēng)量閾值以上時(shí)，必須用高速送風(fēng)，浪費(fèi)了大量的能源。
從節(jié)能降耗和穩(wěn)定機(jī)組鍋爐燃燒的要求出發(fā)，對3號(hào)機(jī)組進(jìn)行高壓變頻調(diào)速改造，采用國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多電平單元串聯(lián)電壓源型高壓變頻器進(jìn)行技術(shù)改造。
（2）3號(hào)機(jī)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)的參數(shù)：
●電動(dòng)機(jī)參數(shù)：
型 號(hào)： MVTD — PAM560L6/8S
額定功率： 950/400 KW
額定電壓： 6 KV ±10%
額定電流： 115.5/63.7 A
額定轉(zhuǎn)速： 984/742轉(zhuǎn)/分
數(shù) 量： 2 臺(tái)
● 風(fēng)機(jī)參數(shù)：
型 號(hào)：雙面進(jìn)風(fēng)翼型雙速離心式風(fēng)機(jī)
制造廠： FRANCO TOSI INDUSTRIALE
● 電源參數(shù)：
額定電壓： 6.3 KV
控制電源電壓: 380V AC
電壓正常變化范圍: （+10%～-10%）Un
電動(dòng)機(jī)成組自起動(dòng),母線電壓: 65%Un
最大一臺(tái)電機(jī)起動(dòng),母線電壓: 80%Un
額定頻率: 50Hz
頻率變化范圍: 50±2.5Hz
6KV母線側(cè)短路電流: 40KA（有效值）
中性點(diǎn): 小電流接地系統(tǒng)
● 3號(hào)機(jī)組送風(fēng)在運(yùn)行參數(shù):
在本文中,對3號(hào)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)以每天的平均參數(shù)提供:
3號(hào)機(jī)組A送風(fēng)機(jī)平均風(fēng)量650噸/小時(shí),運(yùn)行平均電流45A,電壓6000V。
3號(hào)機(jī)組B送風(fēng)機(jī)平均風(fēng)量650噸/小時(shí),運(yùn)行平均電流46.55A,電壓6000V。
2、風(fēng)機(jī)調(diào)速改造的節(jié)能原理分析
（1）風(fēng)機(jī)的相似理論
風(fēng)機(jī)的流量，運(yùn)行壓力，吸收軸功率這三個(gè)基本參數(shù)與轉(zhuǎn)速間的運(yùn)算公司極其復(fù)雜，同時(shí)風(fēng)機(jī)類負(fù)荷隨環(huán)境變化參數(shù)也隨之變化，在工程一般根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線，進(jìn)行大致的參數(shù)運(yùn)算，稱之為風(fēng)機(jī)相似理論：
Q / Q0 = n / n0
H / H0 = （ n / n0 ）2（ ρ / ρ0 ）
N / N0 = （ n / n0 ）3（ ρ / ρ0 ）
式中： Q —— 風(fēng)機(jī)流量 H —— 風(fēng)機(jī)全壓 n —— 轉(zhuǎn)速 ρ—— 介質(zhì)密度 N —— 軸功率
風(fēng)量Q與電機(jī)轉(zhuǎn)速n成正比。（Q∝n）
風(fēng)壓H與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的平方成正比。（H∝n2）
軸功率N與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的立方成正比。（N∝n3）
（2）風(fēng)機(jī)在額定工況下運(yùn)行的特性曲線
離心式風(fēng)機(jī)特性曲線（β=90o）
⑴H—Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示風(fēng)壓與風(fēng)量間的關(guān)系特性。
⑵N—Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示功率與風(fēng)量間的關(guān)系特性。
⑶η—Q曲線：當(dāng)轉(zhuǎn)速為恒定時(shí)，表示風(fēng)機(jī)的效率特性。
從中可以看出，風(fēng)機(jī)的軸功率和風(fēng)壓相交處即為效率最高點(diǎn)。
（3）電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算：
其中：
P——風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)所需的輸出軸功率（kW）；
Q——風(fēng)機(jī)風(fēng)量（m3/s）；
H——風(fēng)機(jī)風(fēng)壓（kg/m2）；
——傳動(dòng)裝置的效率；直接傳動(dòng)為1.0，皮帶傳動(dòng)為0.9～0.98,齒輪傳動(dòng)為0.96～0.98。
——風(fēng)機(jī)的效率；
102 ——由kg?m/s變換為kW的單位變換系數(shù)；
（4）通過改變風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)特性曲線來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的風(fēng)量的調(diào)節(jié)
這種辦法是通過調(diào)節(jié)擋風(fēng)板的開關(guān)程度來實(shí)現(xiàn)的，
不同管網(wǎng)的特性曲線風(fēng)機(jī)風(fēng)量的特性曲線
如圖所示。
風(fēng)機(jī)檔風(fēng)板開度一定時(shí)，風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)特性曲線R1工作時(shí)，工況點(diǎn)為M1，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1，其輸出流量是Q1。
將風(fēng)機(jī)的擋風(fēng)板關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽2，工況點(diǎn)移至M2，風(fēng)量、壓力變?yōu)镼2、H2，其輸出流量是Q2。
將風(fēng)機(jī)的擋風(fēng)板再關(guān)小，管網(wǎng)特性曲線變?yōu)镽3，工況點(diǎn)移至M3，風(fēng)量、壓力變?yōu)镼3、H3，其輸出流量是Q3。
從上面的曲線分析，通過調(diào)速風(fēng)機(jī)檔風(fēng)板的開度，管網(wǎng)的特性參數(shù)將發(fā)生，輸出流量發(fā)生變化，這樣就達(dá)到了在定速運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)輸出流量的目標(biāo)。
在調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)流量的過程中，而風(fēng)機(jī)的性能曲線（H—Q曲線）不變，工況點(diǎn)沿著風(fēng)機(jī)的性能曲線（H—Q曲線）由M1移到M2，特性曲線由R1變?yōu)?R2，風(fēng)機(jī)輸出流量由Q1變?yōu)镼2，這種方法結(jié)構(gòu)簡單，操作容易。目前多數(shù)風(fēng)機(jī)都采用這種方法，但是由于風(fēng)機(jī)的內(nèi)部壓力由H1變?yōu)镠2，這樣，在流量減少的同時(shí)，壓力同時(shí)上升，在壓力消耗了大量的無效軸功率，極大地降低了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，浪費(fèi)了大量的能源。
（5）通過改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)
在風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)特性不變，風(fēng)機(jī)葉片角度不變的情況下，改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)的特性曲線（H—Q曲線）平行移動(dòng)，工況點(diǎn)將沿著管網(wǎng)特性曲線移動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。
不同風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的特性曲線
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓-風(fēng)量曲線與管網(wǎng)特性曲線R相交于M1點(diǎn)，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q1、H1。
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓-風(fēng)量曲線與管網(wǎng)特性曲線R相交于M2點(diǎn)，其風(fēng)量、風(fēng)壓分別為Q2、H2。
當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，流量降低的同時(shí)，風(fēng)機(jī)的壓力也同時(shí)隨之降低，這樣，在調(diào)低流量的同時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部壓力也隨之下降，具有極好的節(jié)電效果。這種方法不必對風(fēng)機(jī)本身進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)速由外部調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)風(fēng)檔可處于最大點(diǎn)保持不變，并能實(shí)現(xiàn)無極線性調(diào)節(jié)風(fēng)量，適合于需要風(fēng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，連續(xù)調(diào)節(jié)的場合。
（6）、采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量與采用改變風(fēng)機(jī)檔板調(diào)節(jié)流量消耗功率的差值
采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和改變管網(wǎng)特性進(jìn)行風(fēng)機(jī)輸出流量的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)相同流量的時(shí)候，其風(fēng)機(jī)的特性曲線（H—Q曲線）變化不同，二種調(diào)節(jié)方法的運(yùn)行工況點(diǎn)也不同其運(yùn)行的對比圖如下
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與檔板調(diào)節(jié)的特性曲線對比
●在額定流量Q1時(shí)：
風(fēng)機(jī)檔板為額定開度，其管網(wǎng)特性曲線為R1，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，其特性曲線為n1，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于額定出力的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和檔板調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)重合，處于M1點(diǎn)，此時(shí)兩種調(diào)節(jié)方式的消耗軸功率是相同的。
●在運(yùn)行中需輸出風(fēng)量Q2時(shí)調(diào)速運(yùn)行風(fēng)機(jī)消耗軸功率：
調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將風(fēng)量調(diào)為Q2，這時(shí)風(fēng)機(jī)的特性曲線（H—Q曲線）平行下移，工況點(diǎn)處于M2點(diǎn)，風(fēng)機(jī)壓力變?yōu)镠2，風(fēng)壓風(fēng)量同時(shí)下降。其消耗的軸功率為
●在運(yùn)行中需輸出風(fēng)量Q2用檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)風(fēng)機(jī)消耗軸功率：
調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)檔板改變管網(wǎng)特性，將風(fēng)量調(diào)為Q2，這時(shí)風(fēng)機(jī)的特性曲線（H—Q曲線）不變，管網(wǎng)特性曲線由R1變化到R2，與n1時(shí)的風(fēng)機(jī)特性曲線相交于M3，此時(shí)風(fēng)量為Q2，風(fēng)壓為Hf，在曲線上看出，Hf＞H1，雖然風(fēng)量下降了，但是風(fēng)壓卻上長了，其消耗的軸功率為
●用速度調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)風(fēng)壓的變化
H2 = H1（ n / n0 ）2（ ρ / ρ0 ）
●用檔板調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)風(fēng)壓的變化
Hf ＞ H1
●檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗軸功率的差值：
由于在運(yùn)行時(shí)，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量時(shí)， H2 << H1,在工程計(jì)算中，將檔板風(fēng)壓變化忽略。
Hf ≈ H1
檔板調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)消耗軸功率的差值：
將 H2 = H1（ n / n0 ）2（ ρ / ρ0 ）與Hf ≈ H1 代入上式可得：
△P ≈ P3 [1 - （ n / n0 ）2（ ρ / ρ0 ）]
３、天津大港電廠3號(hào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)高壓變頻器調(diào)速改造過程及效果：
（1）高壓變頻器選型：
天津大港電廠從技術(shù)，應(yīng)用，實(shí)力等多方面考察，為3號(hào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)選用JZHICON-1A高壓變頻器二套，技術(shù)參數(shù)如下：
使用標(biāo)準(zhǔn)： Q/JZ026-2002
型 號(hào)： JZHICON-1A-6/120
生產(chǎn)廠家： 哈爾濱九洲電氣股份有限公司
額定輸入電壓/允許變化范圍： 6±15Kv
額定容量： 1250kVA
額定輸入頻率/允許變化范圍： 50Hz±5%
輸入功率因數(shù)： ≥0.95
控制方式： DCS
噪聲等級： 強(qiáng)制風(fēng)冷
模擬量信號(hào)： 兩路4～20mA設(shè)定
開關(guān)量信號(hào)： 12路繼電器干接點(diǎn)
防護(hù)等級： IP30
人機(jī)界面： 中文彩色液晶觸摸屏
UPS型式及參數(shù)： 掉電可維持控制系統(tǒng)運(yùn)行30分鐘
（2）設(shè)備安裝調(diào)試：
2006年11月5日，在九洲公司的技術(shù)人員指導(dǎo)下，進(jìn)行高壓變頻器的安裝。在高壓變頻器安裝完成后，進(jìn)行了各項(xiàng)目的測試與試驗(yàn)，均符合技術(shù)協(xié)議要求，于11月19日3號(hào)機(jī)組點(diǎn)火發(fā)電，高壓變頻器調(diào)速控制的送風(fēng)機(jī)正式投入運(yùn)行。
（3）變頻調(diào)速運(yùn)行后3號(hào)發(fā)電機(jī)組運(yùn)和參數(shù)：
3號(hào)機(jī)組A送風(fēng)機(jī)平均風(fēng)量650噸運(yùn)行時(shí)電流15.8A。
3號(hào)機(jī)組B送風(fēng)機(jī)平均風(fēng)量650噸運(yùn)行時(shí)電流16.5A。
（4）每天節(jié)電量：
3號(hào)機(jī)組A送風(fēng)機(jī)：PD = PH ＊ 24 = 253.90 ＊ 24 = 6093.6 （kwh）
3號(hào)機(jī)組B送風(fēng)機(jī)：PD = PH ＊ 24 = 261.1 ＊ 24 = 6266.4 （kwh）
（5）每年節(jié)電量：
3號(hào)機(jī)組A送風(fēng)機(jī)：PAN = PD ＊ 330 = 6093.6＊ 330 = 2010888 （kwh）
3號(hào)機(jī)組B送風(fēng)機(jī)：PAN = PD ＊ 330 = 6266.4 ＊ 330 = 2067912 （kwh）
（6）3號(hào)發(fā)電機(jī)組送風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能效益：
按照每kwh 電價(jià)0.361元計(jì)算,得：
每年節(jié)的的經(jīng)濟(jì)效益：
3號(hào)機(jī)組A送風(fēng)機(jī)：
0．361 ＊ 2010888 = 725930.568 （元）
3號(hào)機(jī)組B送風(fēng)機(jī)：
0．361 ＊ 2067912 = 746516.232 （元）
４、結(jié)束語：
通過大港電廠對3號(hào)機(jī)組進(jìn)行國產(chǎn)高壓變頻器調(diào)速改造，在改進(jìn)機(jī)組運(yùn)行工況的同時(shí)，同時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
中國是在能源緊缺的情況下大量地浪費(fèi)能源，同時(shí)國外對高壓變頻器這種現(xiàn)代電力電子產(chǎn)品對進(jìn)行不斷的進(jìn)行升維，并不斷地向國內(nèi)高價(jià)銷售，獲得高額的利潤，同時(shí)使我國的大型工業(yè)領(lǐng)域的調(diào)速技術(shù)受制于國外。
在自主創(chuàng)新，占領(lǐng)科技高端的精神帶動(dòng)下，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)大功率與超大功率高壓變頻的技術(shù)不斷成熟，在中國的大型工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的電動(dòng)機(jī)調(diào)速應(yīng)用越來廣泛，并開始進(jìn)入原來由國外的高壓變頻器壟斷的領(lǐng)域。使高壓變頻器這種現(xiàn)代電力電子的高科技產(chǎn)品將在我國能源高效利用的領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
