1、引言

我國的電動機(jī)用電量約占全國發(fā)電量的60％～70％，風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備年耗電量約占全國電力消耗的1/3，造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸出功率大量地消耗在擋板、閥門的截流過程中。由于風(fēng)機(jī)、水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風(fēng)量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率一般為20％～50％，而且通常在設(shè)計中，用戶水泵電機(jī)設(shè)計的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費(fèi)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益顯著。

2、改造前引風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗分析

某熱電廠為2臺410t/h循環(huán)流化床（cfb）鍋爐，總裝機(jī)容量為100mw汽輪發(fā)電機(jī)組，主要向某大型化工廠提供熱電供應(yīng)，供電標(biāo)煤耗為360g/kw·h，高于行業(yè)平均水平。2臺cfb鍋爐各掛有2臺高壓引風(fēng)機(jī)，型號為ykk630-6w-1250kw，變頻改造前，額定1250kw的引風(fēng)機(jī)電機(jī)正常運(yùn)行負(fù)荷為830kw左右，其輸出功率通過風(fēng)門開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常狀況下，風(fēng)門開度基本維持在40%左右，相當(dāng)大的一部分電能消耗在風(fēng)門擋板上，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能潛力巨大。

3、節(jié)能改造原理分析

3.1通用高壓變頻器簡介

在交流異步電機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。通用變頻器的工作原理如圖1所示。

圖1中，整流器的作用是把三相（或單相）的交流電整流成直流電。逆變器的作用是有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。中間直流環(huán)節(jié)和電動機(jī)之間總會有無功功率的變換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件（電容器或電抗器）來緩沖?？刂齐娐罚撼Ｓ蛇\(yùn)算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成，主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。

3.2西門子羅賓康完美無諧波變頻器原理

本次設(shè)備改造選用了西門子羅賓康完美無諧波變頻器，型號為ph-6-6-1250，變頻器的電路圖如圖2所示。輸入隔離變壓器t1的每一個次級僅供給一個功率單元，每個功率單元通過光纖接收調(diào)制信息以產(chǎn)生負(fù)載所需要的輸出電源頻率，每個功率單元可分為整流部分、直流環(huán)節(jié)和逆變部分。

單個功率單元原理圖如圖3所示，igbt工作原理如圖4。當(dāng)igbtq1、q4同時閉合時，電機(jī)上的電壓為a點(diǎn)高，b點(diǎn)低；igbt其重要q2、q3同時閉合時，則電機(jī)上的電壓為a點(diǎn)低b點(diǎn)高。這樣和連續(xù)不斷地交替開合，在電機(jī)兩端就形成了一交變電壓，也就是交流電。西門子完美無諧波變頻器通過將多個低壓功率單元（690v）的輸出疊加起來得到近似于正弦波的中壓（6kv）波形。圖5為3個功率單元疊加后輸出的近似正弦波波形。

3.3引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)電原理的計算

以2#爐引風(fēng)機(jī)作為例，先分析改造前2＃cfb爐2臺引風(fēng)機(jī)（2a、2b）的運(yùn)行工況和基本參數(shù)，如表1所示。

（1）2a引風(fēng)機(jī)改造前工頻運(yùn)行功率