摘要：在电力系统中，风机和泵的使用数量及分布一直占很大的比重，与之相对应的耗电量也是十分庞大的。根据相关部门统计，全国使用风机和泵的总容量约为35000MW，其全年耗电量相当于全国电力系统总耗电量的2/5。随着科技的发展，风机和泵造成的损耗完全可以通过变频器改造等技术手段进行节能，并且有很大的上升空间，其节能的核心就是提高风机和泵的工作效率。据统计，全国近几年通过技术手段提高风机和泵的工作效率，可节省约300-500亿kw·h／年，相当于10个1000MW级的发电厂全年的发电量。
关键词：风机和泵；变频器；节能
1 概述
随着国民经济的发展，节能已经不单单是国家为节省能源而倡导的话题，也是现代企业所追求的效益最大化。通过引进新技术来提高生产装置的工作效率，通过节能减少能源的损耗进而减少资金成本，是现代企业的重要手段之一。在电力系统中，高压变频技术是一种趋于成熟的技术手段，在全国电力系统中已经开始普及，其稳定的性能、适宜的价格深受电力企业的接受和应用。
航锦科技公司热电厂5#炉的两台引风机的变频改造就是采用ZINVERT变频系统。本次变频改造主要采用现代变频调速技术、调节风量从而达到节能降耗及提高调节自动化水平的目的，本次课题主要介绍引风机改造的工作情况。
2 变频器的结构与原理
2.1 变频器的结构
本次改造所采用的Zinvert系列变频器主要有四个部分组成：旁路柜、变压器柜、功率柜及控制柜。
2.1.1 旁路柜
旁路柜的作用是当变频回路出现故障或检修时，需将电机直接投切到工频电网上运行，恢复改造前运行模式。有自动、手动两种旁路方式。
通过隔离刀闸实现工/变频的手动/自动切换
◎K1：隔离刀闸、J1：真空接触器；
◎K2：隔离刀闸、J2：真空接触器；
◎K3：隔离刀闸、J3：真空接触器、K4：隔离刀闸；
变频状态
K1、J1、K2、J2合闸。
注：风机变频器变频运行时，自动变频转工频，旋转开关转到自动位置，当变频器运行中发生故障时，变频器会断开J1、J2真空接触器，吸合J3真空接触器。这个执行转换过程中不跳高压开关柜断路器。
工频状态
K3、J3、K4合闸。
注：风机工频运行时，自动工频转变频，旋转开关转到自动位置，当按下柜门工转变按钮后，J3执行分闸操作，然后J1执行合闸动作、J2执行合闸动作。
变频器执行跳闸动作过程：当变频器因故障变转工时，J3再未能吸合的情况下。变频器开始发出跳闸指令，跳高压开关断路器。如需要紧急工频再启动时，首先把转换开关打到手动位置，确定J1、J2和J3在分闸位置。然后手动合J3接触器，合闸高压开关断路器，执行工频启动风机操作。
注：停止变频器时，先按停止按钮，反馈频率归0后，方可断高压电。禁止在运行状态或停车减速状态下，断高压开关柜。
2.1.2 变压器柜
移相变压器变压器二次绕组线电压的相位领先或滞后一次绕组线电压一个角度α。
当变压器采用 Yd 连接时，对变压器一次侧和二次侧线电流分析可得如下结论。
（1）如果变压器二次侧线电压（线电流）比一次侧线电压（线电流）超前 α 角，则变压器一次侧所有正序谐波电流比二次侧电流滞后 α 角，而变压器一次侧所有负序谐波电流比二次侧超前 α 角。
（2）如果变压器二次侧线电压（线电流）比一次侧线电压（线电流）滞后 α 角，则变压器一次侧所有正序谐波电流比二次侧电流超前 α 角，而变压器一次侧所有负序谐波电流比二次侧滞后 α 角
2.1.3 功率逆变柜
功率逆变柜主要由三相桥式整流桥、滤波电容器、IGBT逆变桥构成。同时还包括由功率器件驱动、保护、信号采集、光纤通讯等功能组成的控制电路。
（1）整流电路
本功率单元采用三相全波桥式二极管整流，此整流方式特点为：效率高，技术成熟，控制简单。
（2）滤波电容
也称滤波或储能环节，用于负载与整流器之间的无功功率的缓冲抑制直流侧电压或电流的脉动，限制上电瞬间的充电电流，待电容电压上升到一定程度，在通过晶闸管旁路。
（3）IGBT逆变桥
将直流电压或电流转换成频率、电压可变的交流电。每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电；电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶轮的机械力。
3 变频器的试验与调试
3.1 绝缘耐压试验
3.1.1 相间耐压试验
（1）B相及外壳和刀闸支架接地，A、C相接高压输出端。
（2）调节升压旋钮至相应耐压值，试验1分钟，注意电流表指示值的大小，高压噪声应均匀无明显爆音和放电声，没有闪络、击穿现象。
（3）断开测试仪电源，将高压输出端接地，进行下一步试验。
3.1.2 对地耐压试验
（1）A、B、C三相短接至高压端，柜体外壳接地。
（2）调节升压旋钮至相应耐压值，试验1分钟，注意电流表指示值的大小，高压噪声应均匀无明显爆音和放电声，没有闪络、击穿现象。
（3）断开测试仪电源，将高压输出端接地，回复试验前状态。
3.2 高压回路试验
表2.2
（1）调压器不带电，调至“0”位，将高压输出电缆接到被测系统旁路柜“A、B、C”输入端，试验负载电机电缆接“U、V、W”。将输出开关打至“分闸”，将旁路柜K1、J1闭合切换到变频回路。
（2）按表2.2调节系统输入电压进行试验，查看控制器液晶屏上“输出电压”显示的三相电压数值，观察单元体直流电压，最高与最低电压之差应不超过±5%。
（3）进入待机状态，按“运行”按钮，频率设置为50Hz，在运行过程中观察单元体直流电压和系统输出电压。
3.3 充放电试验
（1）在系统完全放电情况下，按控制器复位键后进入充放电试验选项，直接输入额定输入电压。记录控制器面板所显示的三相输入电压，单元充电时间，充电完成电压值。
（2）放电试验：在系统已经充电情况下，进入控制器充放电试验选项，分断高压输入电压。系统自然放电后（20分钟左右），记录每个单元的放电时间。
（3）充放电时间判定标准：（最长时间-最短时间）/最长时间≤30%。
（4）充电后单元电压值应为：（最大电压-最小电压）/最大电压≤10%。
4 结语
我厂5#炉引风机采用变频改造后，还未完全投入运行电量损耗还需继续考核，但完全可以优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。我司采用的Zinvert系列变频器由厂家自主编制PLC程序，可以根据我厂生产设备的实际情况来改变控制方式。
5 参考文献
[1]彭海宇、杜俊明.某些恒转矩负载变频调速节能的研究[J].自动化博览，2006.
[2]彭友元.GB12497《三相异步电动机经济运行》[J].强制性国家标准实施监督指南.
[3]王耀威.高压变频器在电厂节能改造中的应用[J].资源节约与环保，2014.
作者简介：
黄勇，1992年1月，航锦科技股份有限公司，研究方向：引风机变频改造的研究。
论文作者:黄勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
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