（大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县027300）
摘要：在交流电机中，在调节电源频率的同时，还需要调节电压的大小，即通过改变电压和改变电源频率一起完成（VVVF）。如果只改变电源频率，而不同时改变电压，电动机将会出现欠励磁或者饱和运行状态，长期这样工作，会对电机造成损伤，缩短电机寿命。本文对火电厂引风机高压电机变频改造进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：火电厂；引风机；高压电机；变频改造
1火电厂引风机的系统
1.1引风机的工作原理
高压电机作为火电厂的主要辅机，运行中出现异常或发生事故时，将可能给机组的出力带来很大的影响，使机组被迫降出力运行，机组负荷率较高时，还可能造成机组甩负荷，甚至停机。在火电厂，引风机属于锅炉的关键设备，它依赖电动机的机械转动，排放锅炉系统中的气体。特别是对锅炉的热力循环，引风机的作用无可替代，引风机一般被安装在除尘器和烟囱之间，其目的在于将燃烧后的烟气吸出炉膛以降低炉膛的气压，保障锅炉燃烧的正常。在现代化的火电厂中，引风机多采用动叶可调轴流式风机，这样的设计有助于叶片旋转产生足够的提升力将烟气排送。同时这样的设计造成引风机的振动问题，长期的负荷运转导致引风机故障。
1.2引风机的能耗分析
从引风机的工作原理可以看出，通过改变挡板的开启角度以及调节阀可以实现最基础的风量调节。但是，挡板调节这种传统的调节方式，使用时间长，反应迟缓并且容易发生故障。在调整过程中，引风机的输出功率基本保持不变，使设备在低效区长时间运行。同时，根据引风机系统的原始额定值进行系统设计时，需要留出一定的裕度，而电厂的燃料和设计在实际生产过程中有很大的偏差，使得锅炉运行参数往往低于额定值，致使引风机挡板没有办法全部打开，在调整时节流损失严重，导致大量的电能被浪费掉。采用变速调节来改变引风机的风量能够满足系统的要求，并且能够替代传统挡板调节风量，在应用中，采用变速调节从根源上解决了输出不同风量的需求，从本质上减少了系统的消耗，节约了能源。
2高压变频器的优势
在直接启动交流高压电机时，其往往都会瞬间产生强大的转矩冲击力和电流，那么转子笼型绕组和阻尼绕组在此过程中就会承受很大的热应力和机械应力，可能会严重的破坏笼条；还可能出现定子绕组绝缘破损的现象，甚至会击穿定子绝缘绕组；启动时所产生的强大电流还能会导致铁芯松弛，并出现机电发热的问题。此时如果采用了高压变频器，那么就不会产生强大的冲击力，对电网的冲击非常弱，提升了电动机的服务时间，大大的提升了整个机组运行的安全性和稳定性。现阶段，我国电厂的自动化水平不断提升，这对辅助设备的控制性能也提出了更高的要求，那么我们就更应采用高压变频器来改进风机和水泵的速度，对其流量进行科学的调节，真正的降低对电能的消耗。
3高压电机变频改造的具体技术方案
在这里我们总结了多年的工作经验并查阅了大量的理论资料，我们主要提出了以下三个高压电机变频改造的技术方案：
3.1方案一和方案二
方案一中的锅炉引风机和锅炉送风机都采用一拖一的拖动方式，并且带有自动旁路，而汽机凝结水泵则是采用一拖二的拖动方式，同时也带有自动旁路；方案二中的锅炉引风机同样采用一拖一的拖动方式并带有自动旁路，而锅炉送风机和汽机凝结水泵则是采用一拖二的拖动方式，带有自动旁路，两种方案的具体结构如图1：
高压变频器是只能同时为一台电机供电的，举例来说，当图中电机1处于工作状态，那么KM2、KM3与KM1都应是相互锁住的，这样就能够有效避免出现人为的操作错误；而当电机2处于工作状态时，那么KM5、KM6与KM4也应是相互锁住的，同时KM2与KM5之间以及KM3与KM6之间都是有电气互锁的，避免了操作失误的出现。这三套设备采用的均为变频一拖一的拖动方式，并且无自动旁路，虽然是没有增加任何的高压电器控制设备，可其安全性能很差，不建议采用。
3.3方案的确定
在锅炉内部的运转过程中，其引风机和送风机必须是同时运行的，那么为了更好的保证其运行的安全可靠性，建议采用图1中的一拖一的拖动方式并且带有旁路，这样即使变频器的工作过程出现了问题，系统也能自动切换到工频状态，而汽机凝结水泵几乎都是一用一备的，因此建议采用一拖二的拖动方式并且也带有自动旁路。
4引风机变频节能设计改造技术要点
4.1变频器
第一，很多情况下为降低变频器出线侧输出电压高次谐波，在进行改造时选择在变频器输出端并联的电力电容器，但是实际上很容易造成输出端被电流冲击，而影响运行可靠性。针对此可以选择串联电抗器，即在变频器输出端串联一个电感，同样可以达到降低谐波的效果。第二，尽量不要在变频器输出端设置电磁开关来控制电机启停，一般除了设置一台具有多台电机拖动系统的变频器外，应由变频器来控制电机运行，或者根据需要利用键盘面板进行操作。第三，选择应用额定电压进行设计，如果选择其余电压，需要利用变压器将电压上
升或降低到额定电压值。
4.2负荷匹配
为保证风机可以在不同负荷条件下获得最佳节能效果，在进行变频调速设计时，就需要合理选择设备型号，保证其容量与实际负荷相匹配。包括风机与所配电机的匹配，一般应将裕量控制在10%以内。
4.3抗电磁干扰
电磁干扰会影响电机运行效率，为达到良好的变频调速设计效果，还要重视抗电磁干扰处理，例如选择硬件与软件相结合的抗干扰方法，以及根据实际生产需求选择屏蔽、隔离、滤波、接地等技术。
4.4引风机变频器旁路系统
在节约能源的同时，需要考虑诸如安全性、可靠性等方面，以适应实际的应用需求。因此在对引风机系统进行变频改造过程中增加了变频旁路系统。
自动旁路指的是在变频器发生故障时能够自动完成变频模式之间的切换，进而让风机可以继续工作。本次毕设采用手动旁路方式，该方式必须要在电机停止运行后再进行切换。当引风机的变频调速系统处于故障状态时，只需断开开关刀闸，等到恢复了变频调速系统故障后，再闭合开关刀闸，此时就可以恢复引风机系统的变频运行方式。
5高压变频器散热系统设计要点
5.1功率单元散热设
设计要点。对高压变频器功率单元进行散热设计时，对象主要为整流二极管、逆变模块等。将单元串联多电平结构高压变频器作为对象，其功率器件为IGBT，散热系统设计需要合理选择功率器件，保证元器件与原材料热稳定性与耐热性良好。还要根据实际情况来确定散热方法，提高散热速度，并降低环境温度。同时，还要降低器件与设备内部发热量，选择应用功耗低的其间，严格控制发热元器件数量，并对开关频率进行优化，将内部发热总量控制在一个较低的水平。
散热器设计。主要从三个方面着手：第一，插片设计。对插片长度、厚度、高度以及数量进行计算，根据实际情况选择，避免出现过度设计情况，减少材料的浪费。第二，器件安装。对于散热器上的各类器件，要保证安装方案的合理性，尽量将高发热量器件设置在此，对于损耗较大的器件，需要预留出较大的面积[2]。并且，所有散热器和功率器件的安装面均需要均匀涂抹散热硅脂，最大程度上降低接触热阻，并按照设计标准对力矩进行紧固处理。第三，表面处理。很對高压变频器表面会进行氧化处理，对其散热效果和热阻进行改善，提高器件散热效果。（3）结温计算。1）功率损耗。高压变频器处于稳定运行状态时，功率单元耗散功率为为续流二极管、整流二极管以及IGBT总功率耗散。因此，在对散热系统进行设计时，需要对几种器件总功率进行有效估算。
5.2整机散热设计
风道设计包括串联风道和并联风道两种，其中串联风道比较简单，为垂直风道可以降低风阻，但是会对散热效果产生一定影响，设计时要扩大通风面积，或者是高风速来增加通风量。并联风道需要在柜体后面配置风仓，冷却空气可以通过风仓汇总后由风机抽出。另外，还要保证风机选型的合理性，保证充足冷空气可以持续流经散热器表面，控制散热系统达到目标温度值热平衡。
6结束语
在对火电厂高压电机实行变频改造技术方案后，火电厂的实际用电情况得到了很好的改善，取得了十分理想的节能效果，保证了设备整体运行的可靠性和安全性，因各种意外而导致的设备停止运行的现象鲜有发生了，大大的降低了火电厂的生产成本和设备的维护费用。另外，其也很好的解决了轴承的磨损和噪音问题，延长了电机等设备的使用寿命，建立了良好的工作环境。火电厂的相关工作者应认识到高压电机变频改造的重要性和必要性，将上述技术方案科学的应用到实际工作中，切实的提升火电厂的经济效益。
参考文献：
[1]杨林辉.引风机变频改造后振动特性分析与动平衡研究[D].昆明理工大学，2014.
[2]张铭.高压变频调速节能技术在凝结水泵中的应用研究[D].华北电力大学，2014.
[3]王晓磊.高压变频装置在锅炉引风机中的应用[D].山东大学，2014.
[4]周培建.火电厂引风机变频节能改造的研究[D].青岛理工大学，2014.
[5]张孟宽.火电厂高压电机变频改造[J].能源与节能，2014，（09）：173-175.