脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造技術(shù)分析

耿 飛

（華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北保定 071003）

0 引言

從2012年1月1日起，火電企業(yè)將嚴(yán)格執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011）中的相關(guān)規(guī)定。新的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新建、已建火電廠燃煤鍋爐的煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞的排放限制，比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223—2003）的控制限值更加嚴(yán)格。重點(diǎn)地區(qū)的新排放標(biāo)準(zhǔn)為：煙塵的排放濃度小于20mg／m3；二氧化硫的排放濃度小于50mg／m3；氮氧化物的排放濃度小于100 mg／m3；汞的排放濃度小于0.03mg／m3。面對(duì)我國(guó)對(duì)節(jié)能減排監(jiān)管力度的不斷加大和壓力，目前無(wú)脫硫工藝的火電廠正在通過(guò)技術(shù)改造或者在生產(chǎn)流程中增加脫硫工藝，而增壓風(fēng)機(jī)作為脫硫工藝環(huán)節(jié)中的重要輔機(jī)，不但能耗大而且要求運(yùn)行可靠。通過(guò)對(duì)脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的節(jié)能技術(shù)改造，可以明顯地降低系統(tǒng)能耗，改善和提高電機(jī)的調(diào)速性能，在節(jié)能減排和安全運(yùn)行方面都可取得顯著的節(jié)能效果。

1 變頻調(diào)速的理論分析

1.1 軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性

根據(jù)脫硫工藝要求，增壓風(fēng)機(jī)出口（即脫硫塔入口）的煙氣壓力應(yīng)與整個(gè)機(jī)組的負(fù)荷呈近似線性關(guān)系，即負(fù)荷變化時(shí)該處的煙氣壓力相隨而變。然而，增壓風(fēng)機(jī)為靜葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)，其出口壓力的調(diào)節(jié)，是在電機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的靜葉角度，人為地增加或減少節(jié)流損失來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，為了保證風(fēng)機(jī)出口壓力隨之增加，只得調(diào)小風(fēng)機(jī)的靜葉角度，雖然增大了出口壓力，但卻增加了節(jié)流損失；相反，當(dāng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷降低時(shí)，只得調(diào)大風(fēng)機(jī)的靜葉角度，減小出口壓力。軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線如圖1所示，通過(guò)分析軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性，可以進(jìn)行節(jié)能改造。

圖1 軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性曲線

圖1 中：曲線（1）為靜葉全開(kāi)時(shí)管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線；曲線（2）為靜葉未全開(kāi)時(shí)特性曲線；曲線（3）為電機(jī)轉(zhuǎn)速為n1時(shí)的特性曲線；曲線（4）為靜葉全開(kāi)、變頻后電機(jī)轉(zhuǎn)速降為n2時(shí)的特性曲線；HA，HB，HC分別為風(fēng)壓；QA，QB，QC分別為風(fēng)量。

由流體力學(xué)原理可知：驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)負(fù)荷的鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)軸功率P，與流量Q和風(fēng)壓H乘積成正比關(guān)系。圖1中的軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性曲線，反映了A點(diǎn)是風(fēng)機(jī)處于額定轉(zhuǎn)速且靜葉全開(kāi)時(shí)的運(yùn)行點(diǎn)，此時(shí)靜葉的節(jié)流損失最小，也就是說(shuō)風(fēng)機(jī)工作在A點(diǎn)效率最高，其軸功率P1與QA與HA的乘積成正比［1］，可用面積HAAQA0表示。

假設(shè)為了響應(yīng)負(fù)荷升高，要求提高風(fēng)機(jī)出口壓力，則需調(diào)小靜葉開(kāi)度，以獲得較高的出口風(fēng)壓HB，風(fēng)壓從HA增至HB。這時(shí)用調(diào)節(jié)靜葉開(kāi)度的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（2），系統(tǒng)由原來(lái)的工況點(diǎn)A，轉(zhuǎn)到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行。由圖1可以看出，風(fēng)量有所降低，軸功率與面積HBBQB0成正比。顯然，軸功率下降不大。

如果采用變頻調(diào)速方式，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速n1降到n2，根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律，可以畫(huà)出轉(zhuǎn)速n2時(shí)的風(fēng)量特性，如曲線（4）所示?？梢?jiàn)，在滿足同樣風(fēng)壓HB的情況下，風(fēng)機(jī)在工況點(diǎn)C運(yùn)行，可大幅度降低風(fēng)量QC，顯著減少功率P3，可用面積HCCQC0表示。節(jié)省的功率△P＝（QB－QC）×HB，可用面積CBQBQC表示。顯然，節(jié)能效果十分明顯。

1.2 異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f的關(guān)系為：

式中：n為電機(jī)轉(zhuǎn)速；f為電源頻率；P為電機(jī)極對(duì)數(shù)；S為轉(zhuǎn)差率。

由轉(zhuǎn)速與電源頻率的表達(dá)式可見(jiàn)，要改變異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，可以通過(guò)改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)P，但無(wú)法提供平滑的轉(zhuǎn)速變化曲線來(lái)滿足工藝要求。然而，轉(zhuǎn)速與頻率成正比關(guān)系，可以通過(guò)改變頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)頻率在50Hz內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且轉(zhuǎn)速變化曲線平滑。為此，變頻器是一種高效可行的調(diào)速手段。

1.3 變頻器的運(yùn)行特性

高壓變頻器大多采用電壓源型多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，由若干個(gè)低壓脈寬調(diào)變（PWM）功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出，即6kV輸出電壓的每相由6個(gè)額定電壓為570V的功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓3.45kV，線電壓達(dá)到6kV左右。每個(gè)功率單元相當(dāng)于一個(gè)三電平的二相輸出的低壓變頻器，通過(guò)疊加成為高壓三相交流電［2］。由于該類高壓變頻器是將輸入的高電壓（6kV）經(jīng)過(guò)整流及逆變后，向負(fù)荷側(cè)輸出的仍為高電壓（6kV），故稱之為“高—高”轉(zhuǎn)換式變頻器，主要由移相式變壓器、功率單元及控制單元三大部分組成。

功率單元作為變頻器的核心部分，具有整流、濾波、逆變等功能。北京利德華福電氣技術(shù)有限公司給出的HARVEST－A高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率單元原理圖如圖2所示。

圖2 功率單元線路圖

系統(tǒng)為基本的單相整流逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，采用脈寬調(diào)制方式，每個(gè)功率單元（200V，5ms）的輸出電壓波形如圖3所示。

采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，根據(jù)電壓等級(jí)不同采用級(jí)數(shù)不同的解決方案，通過(guò)每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星形接法給電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的脈寬調(diào)變，得到較好的正弦波的PWM波形（200V，5ms），如圖4所示［3］。

圖3 功率單元輸出電壓波形

圖4 相電壓階梯脈寬調(diào)變曲線

2 變頻調(diào)速的技術(shù)分析

2.1 變頻調(diào)速節(jié)電計(jì)算

由上述風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性曲線可知，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)膎變到n＇，風(fēng)量Q、風(fēng)壓H及軸功率P的變化關(guān)系為：風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，Q＇＝Q（n＇／n）；風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，H＇＝H（n＇／n）2；軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，P＇＝P（n＇／n）3。

變頻調(diào)速改造后，機(jī)組低負(fù)荷工況下風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，系統(tǒng)消耗電功率將大大降低，由于電機(jī)的軸功率受轉(zhuǎn)速的影響過(guò)大，所以可通過(guò)考察風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況，來(lái)直接分析變頻調(diào)速的節(jié)能效果。

2.1.1 理論計(jì)算

由異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式n＝60f／P（1－S）可知，風(fēng)機(jī)的流量Q∝n；壓力H∝n2；功率P∝n3。假設(shè)：額定壓力為H0，額定功耗為P0；所需壓力為H1，輸入功耗為Pg.in。由上述正比關(guān)系可得，采用變頻器調(diào)速后，變頻器的輸入功率為：Pg.in＝P0（n1／n0）3?？紤]變頻器和電機(jī)效率后，變頻器的輸入功率Pg.in＝（n1／n0）3×（P0／η），P0為被拖動(dòng)的電機(jī)的額定軸功率；η為變頻器效率。

假設(shè)：P0為1.6MW，η為0.95，機(jī)組負(fù)荷降低，風(fēng)機(jī)運(yùn)行在35Hz，則代入上述參數(shù)，可得變頻器的實(shí)際消耗功率Pg.in為577kW。同理，假設(shè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在40Hz，實(shí)際消耗電功率為862kW；假設(shè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在45Hz，可得變頻器的實(shí)際功率為1.36MW，而電機(jī)的額定功率為1.6MW。由此可見(jiàn)，增加變頻器后電機(jī)節(jié)能效果比較顯著，特別是在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)。

2.1.2 實(shí)例計(jì)算

查詢阜陽(yáng)華潤(rùn)2×600MW超臨界火電廠從2008年9月1日至2009年3月31日期間的機(jī)組負(fù)荷值，取其平均負(fù)荷為388.67MW（每1h取1個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，除去停機(jī)時(shí)間，累計(jì)4 232點(diǎn)）為依據(jù)，機(jī)組負(fù)荷率為60.7%，此時(shí)增壓風(fēng)機(jī)的工作電流約為132A（查歷史曲線），日耗電量約為27 654.35 kWh（查電量報(bào)表）。根據(jù)對(duì)已經(jīng)實(shí)施增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造的統(tǒng)計(jì)資料介紹，綜合節(jié)電率約為45.6%，則變頻改造后增壓風(fēng)機(jī)日節(jié)電量約為12 610.38kWh，所以單臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)電量約為4035 322kWh；單臺(tái)風(fēng)機(jī)年節(jié)約費(fèi)用約為157.38萬(wàn)元；兩臺(tái)風(fēng)機(jī)累計(jì)節(jié)約費(fèi)用314.76萬(wàn)元；兩臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)變頻改造總費(fèi)用約280萬(wàn)元（國(guó)產(chǎn)設(shè)備，含施工、房屋和空調(diào)費(fèi)用）；投資回收期約為0.89年。計(jì)算時(shí)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)高壓變頻后的功率因數(shù)在0.95～0.99之間，取0.96；除去機(jī)組大小修，年運(yùn)行時(shí)間取320天，上網(wǎng)電價(jià)取0.39元。

2.2 變頻調(diào)速運(yùn)行分析

2.2.1 電氣主接線

增加變頻器后的增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的電氣主接線如圖5所示。

圖5 改造后的電氣主接線

從圖5可看出，變頻改造增加了3個(gè)6kV斷路器（QF1，QF2，QF3），其中QF3為變頻器的旁路開(kāi)關(guān)。從可靠性而言，通過(guò)設(shè)置QF3與QF1，QF3與QF2之間的邏輯閉鎖關(guān)系，可以保證在正常工況下的工頻—變頻切換或事故狀態(tài)下的自動(dòng)切換，提高了供電可靠性。由于增加了高壓變頻器，也就增加了潛在故障點(diǎn)，設(shè)備總體運(yùn)行可靠性系數(shù)會(huì)相對(duì)降低，風(fēng)機(jī)跳閘的概率會(huì)增加。

2.2.2 控制流程

由變頻器、電機(jī)、風(fēng)機(jī)和壓力變送器組成風(fēng)壓閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使原煙氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，可通過(guò)自動(dòng)、手動(dòng)和工頻運(yùn)行三種方式進(jìn)行恒壓控制。增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻控制流程如圖6所示。

圖6 增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻控制流程

1）自動(dòng)運(yùn)行 采用壓力變送器對(duì)原煙氣壓力進(jìn)行測(cè)量，壓力控制信號(hào)由控制導(dǎo)葉開(kāi)度改為控制變頻器的輸出頻率，從而改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使壓力控制在給定值附近，保持壓力穩(wěn)定。在自動(dòng)運(yùn)行方式下，當(dāng)變頻器故障跳閘時(shí)，變頻器立即停止輸出，2～5s后自動(dòng)聯(lián)動(dòng)工頻運(yùn)行，同時(shí)反饋信號(hào)至DCS。

2）手動(dòng)運(yùn)行 采用人／機(jī)界面液晶屏調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率（或在DCS畫(huà)面上手動(dòng)給定頻率），改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使壓力保持穩(wěn)定。

3）工頻運(yùn)行 在工頻運(yùn)行狀態(tài)下，變頻器輸出50Hz不變的頻率，風(fēng)機(jī)作恒速運(yùn)行。

通過(guò)對(duì)控制方式及工況的綜合分析，從技術(shù)層面講，完全能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)不同工況的控制方式的切換，并在控制邏輯上實(shí)現(xiàn)多重保障，控制流程可行，但由于增加了控制環(huán)節(jié)，會(huì)使故障點(diǎn)的概率增加。

綜上所述，增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造的可行性結(jié)論為：技術(shù)上可行，節(jié)能效果顯著，但增壓風(fēng)機(jī)的可靠性會(huì)相對(duì)下降一些。

3 變頻調(diào)速保護(hù)設(shè)計(jì)

在變頻調(diào)速保護(hù)設(shè)計(jì)方面需要注意的問(wèn)題。

1）電機(jī)防振保護(hù)設(shè)計(jì) 高壓電機(jī)經(jīng)過(guò)變頻改造后，轉(zhuǎn)速會(huì)在0至額定轉(zhuǎn)速之間平滑變化，電機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)在變速轉(zhuǎn)動(dòng)中，一般會(huì)出現(xiàn)1個(gè)或2個(gè)共振點(diǎn)。解決該問(wèn)題的方法是在變頻器投運(yùn)前，先采用手動(dòng)控制頻率，使電機(jī)和風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，記錄其超標(biāo)時(shí)的振動(dòng)值，并在變頻器中加以屏蔽。

2）設(shè)備閉鎖保護(hù)設(shè)計(jì) 在變頻器旁路開(kāi)關(guān)和出線開(kāi)關(guān)之間，必須設(shè)置閉鎖，并在PLC中增加軟閉鎖，防止誤操作時(shí)造成2臺(tái)斷路器同時(shí)合閘，因?yàn)閮蓚€(gè)不同頻率的電源并聯(lián)會(huì)損壞變頻器。

3）工頻旁路閉鎖保護(hù)設(shè)計(jì) 為保證脫硫系統(tǒng)運(yùn)行可靠，必須設(shè)置自動(dòng)工頻旁路。在設(shè)計(jì)時(shí)必須防止工頻和變頻出口開(kāi)關(guān)由于誤操作而并列運(yùn)行，因?yàn)閮蓚€(gè)不同頻率的系統(tǒng)并列運(yùn)行會(huì)損壞變頻系統(tǒng)。

4）變頻器瞬停保護(hù)設(shè)計(jì) 由于機(jī)組6kV廠用電母線大多帶有給水泵電機(jī)，一般超過(guò)5MW，在給水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)時(shí)，母線電壓會(huì)跌落至80%以下。根據(jù)泵啟動(dòng)后帶負(fù)荷的情況，電壓跌落持續(xù)時(shí)間為10～20s，因此變頻器瞬停保護(hù)對(duì)保證風(fēng)機(jī)的持續(xù)運(yùn)行非常重要。

電壓型變頻器功率單元，由于用大容量的高壓電容器作為整流濾波環(huán)節(jié)，而該電容具有一定的儲(chǔ)能作用，在輸入斷電的情況下能夠維持輸出一段時(shí)間，因此內(nèi)置的濾波器電容量越大、負(fù)荷運(yùn)行頻率越低、輸出功率越小則可維持的時(shí)間越長(zhǎng)。一般變頻器可承受－30%電源電壓下降和5個(gè)周期電源喪失。具體瞬停（低電壓）時(shí)間根據(jù)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的參數(shù)頻率特性、電機(jī)最低運(yùn)行頻率來(lái)計(jì)算確定。

5）軸承潤(rùn)滑方式保護(hù)設(shè)計(jì) 由于增壓風(fēng)機(jī)為低轉(zhuǎn)速、低壓頭、大流量風(fēng)機(jī)，軸徑較大，電機(jī)極對(duì)數(shù)大多為10極或者12極，因此在調(diào)試中需要注意：①工頻切換至變頻時(shí)，盡可能減小電機(jī)惰走時(shí)間，防止變頻器投入時(shí)過(guò)流而跳閘。②變頻器最低頻率的限制，應(yīng)由低轉(zhuǎn)速下的軸承潤(rùn)滑能力來(lái)確定。相比之下，采用壓力供油潤(rùn)滑方式，要比采用油脂或者油環(huán)方式好，能有效解決低轉(zhuǎn)速下軸承潤(rùn)滑問(wèn)題。

4 變頻調(diào)速節(jié)能效果

4.1 變頻調(diào)速節(jié)能的特點(diǎn)

1）控制電機(jī)的啟動(dòng)電流 電機(jī)工頻直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是電機(jī)額定電流的4～7倍。這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，縮短電機(jī)的使用壽命。而變頻調(diào)速可以在零速零壓?jiǎn)?dòng)，降低了電機(jī)的啟動(dòng)電流，提高了繞組承受力，降低了電機(jī)的維護(hù)成本，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

2）改善啟動(dòng)時(shí)的電壓波動(dòng) 在電機(jī)啟動(dòng)瞬間、電流劇增的同時(shí)，電壓會(huì)大幅度波動(dòng)，而電壓下降的幅度，取決于啟動(dòng)電機(jī)的功率大小和配電網(wǎng)的容量。電壓瞬間下降會(huì)引發(fā)同一供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓敏感設(shè)備故障跳閘或工作異常，如傳感器、接近開(kāi)關(guān)和接觸器等均可能發(fā)生誤動(dòng)。而變頻調(diào)速可以在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng)，在最大程度上消除了電壓下降。

3）延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命 變頻調(diào)速后，設(shè)備低速運(yùn)行可以減少磨損和降低噪音，有利于延長(zhǎng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命。

4）節(jié)能效果顯著 由于電機(jī)能耗與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成立方比，所以采用變頻調(diào)速后，大大節(jié)約了成本。

4.2 案例工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)比

2008年10月，2號(hào)機(jī)組在C級(jí)檢修期間完成了2A和2B增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的變頻改造。變頻裝置可根據(jù)需要自由切換。在就地控制方式下，通過(guò)變頻器上的人／機(jī)界面液晶屏，可進(jìn)行就地啟動(dòng)、停止操作，用以調(diào)整轉(zhuǎn)速和頻率；在遠(yuǎn)方控制方式下，變頻裝置只接受機(jī)組DCS控制指令，并反饋?zhàn)冾l器的主要狀態(tài)和故障報(bào)警，運(yùn)行人員可通過(guò)DCS畫(huà)面進(jìn)行啟動(dòng)、停止、調(diào)速等操作；在電機(jī)旁裝有變頻器事故按鈕，突發(fā)事故時(shí)可緊急停止變頻器運(yùn)行。

2號(hào)機(jī)組增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器投運(yùn)后（2A＼2B），與未改造的1號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（1A＼1B）電機(jī)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流與其入口壓力、出口導(dǎo)葉開(kāi)度、機(jī)組負(fù)荷等因素關(guān)系密切。通過(guò)對(duì)電廠生產(chǎn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)的全程采信跟蹤和分析，找到3個(gè)關(guān)鍵因素，并以此工況數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用以計(jì)算改造后的電機(jī)節(jié)能效果，如表1所示。

表1 1號(hào)機(jī)組與2號(hào)機(jī)組工況數(shù)據(jù)對(duì)比

4.3 案例電機(jī)有功損耗計(jì)算

1）工況一 機(jī)組負(fù)荷為390MW時(shí)，1號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（1A＼1B）的電機(jī)有功總損耗P1為1 757.5kW（按1.732UIcosφ計(jì)算）；2號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（2A＼2B）的電機(jī)有功總損耗P2為477.9kW（按1.732UIcosφ計(jì)算）；節(jié)約有功1 279.6kW；節(jié)電72.8%。

2）工況二 機(jī)組負(fù)荷為420MW時(shí)，1號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（1A＼1B）電機(jī)有功總損耗P1為1 803.6kW；2號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（2A＼2B）電機(jī)有功總損耗P2為879kW；節(jié)約有功924.6 kW；節(jié)電51.3%。

3）工況三 機(jī)組負(fù)荷為440MW時(shí)，1號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（1A＼1B）電機(jī)有功總損耗P1為1 804.3kW；2號(hào)機(jī)組2臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)（2A＼2B）電機(jī)有功總損耗P2為939.2kW；節(jié)約有功865.1 kW；節(jié)電47.9%。

為使節(jié)能效果計(jì)算更精確，取上述節(jié)電率的平均數(shù)作為最終節(jié)電率，則平均節(jié)電率為57.3%，節(jié)約平均有功功率為1 023.1kW。

4.4 投資回收計(jì)算

按機(jī)組累計(jì)平均年運(yùn)行時(shí)間為320天，1天24h，每天節(jié)約有功1 023.1kW計(jì)算，則年節(jié)電量為7.86GWh；電價(jià)按0.39元／kWh計(jì)算，年節(jié)電費(fèi)為306.4萬(wàn)元，按投資回收期為技改總投入費(fèi)用除以年節(jié)約費(fèi)用，得0.63年（包括：設(shè)備費(fèi)約160萬(wàn)元＋房屋費(fèi)約11萬(wàn)元＋空調(diào)費(fèi)約10萬(wàn)元＋施工費(fèi)約8.5萬(wàn)元＋其它費(fèi)用約4萬(wàn)元）。

由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可看出，由于采信期間機(jī)組負(fù)荷較低（390～440MW），所以節(jié)能效果比較顯著，當(dāng)機(jī)組高負(fù)荷時(shí)節(jié)電率會(huì)成非線性關(guān)系快速下降；電機(jī)的額定功率因數(shù)為0.78，計(jì)算時(shí)電機(jī)均不在額定狀態(tài)，功率因數(shù)取0.65；由于改造后的變頻調(diào)節(jié)尚需總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以及兩臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行工況上仍有差異，所以上述計(jì)算值存在誤差。

5 結(jié)語(yǔ)

變頻調(diào)速用于交流異步電機(jī)調(diào)速，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往常規(guī)交直流調(diào)速方式。燃煤電廠脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速后，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟停，有效地避免啟動(dòng)時(shí)沖擊電流和電壓的危害，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；有效降低了廠用電，節(jié)電效果十分顯著，平均節(jié)電率超過(guò)45%，且電機(jī)變頻改造項(xiàng)目投資合理，回收周期短，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

致謝：感謝導(dǎo)師李俊卿教授對(duì)本人的精心指導(dǎo)；感謝阜陽(yáng)華潤(rùn)電力有限公司提供了機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，才使本課題得以順利完成，特此致謝。

［1］劉阿軍.變頻技術(shù)在風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用［J］.中小企業(yè)管理與科技，2010（9）：230－231.

［2］李 凱，劉 爽.高壓變頻器在北京燕化供水車(chē)間中的應(yīng)用［J］.變頻器世界，2007（3）.