摘要：本文着重介绍汇川HD90高压变频器在发电厂引风机上的改造应用。据发电厂的实际应用情况表明，改造后的引风机不仅改善了整套设备的运行状况、降低维护成本，提高了系统的自动化水平及安全性、可靠性，同时还带来了明显的节能效益。
一、背景介绍
国内很多发电厂内的引风机目前一般采用液耦调节或软启动后风门调节，这样不仅维护成本很高，且浪费了很多能源，增加了厂用电的比例，若对其进行变频改造可以有效降低维护成本，增加节能效益，改善电网的功率因数，降低厂用电的比例。
引风机在电厂工艺流程图中的位置如下：
引风机的作用是把电厂锅炉内燃烧完的混合废气经过除尘器过滤煤灰和粉尘后，经过烟囱把废气排放到大气中。
采用液耦调节的连接方式示意图如下：
图二：液力耦合器调速示意图
用液力耦合器调速固然能满足电厂的生产需求，但在能源紧张，对节能降耗要求越来越高的今天，很多企业呼喊转型升级，降低企业自身运营维护成本，因此对原有落后的调速方式进行变频改造也随之提上日程。
液力耦合器调速具体有如下几个问题：
1)风机与电机的距离较远，效率很差。需提供较大的安装空间，基础复杂。
2)速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差。
3)当液力耦合器故障时，设备只能停止运行，严重影响生产。
4)液力耦合器整机效率低，调速本身的损耗大、需要经常换油，维护量大、二次成本过高。
二、现场概况
山西某发电公司是由山西某煤矿集团和国电电力发展股份有限公司共同投资建设，该项目为综合利用坑口电厂，设计规模为2×210MW超高压直接空冷凝汽机组，配两台725t/h循环流化床锅炉，以煤矸石和劣质原煤为燃料，采用直接空冷、烟气脱硫、高效除尘、废水“零”排放等优势技术，是符合国家产业政策的综合利用绿色环保性项目。
图三：山西某发电公司
此次改造目标为该电厂1#锅炉的1#和2#引风机，这两台电机参数一样，电机功率2240KW，电压6KV，电流266A，转速993r/min，海拔1140m。
三、HD90高压变频改造方案
鉴于液力耦合器调速的种种缺点，客户经过反复斟酌，最终选定了汇川HD90高压变频器作为此次改造的变频器。经过对现场实际情况了解和客户的多次沟通，最终确认方案如下：
拆除原有的液力耦合器，加装钢性连接轴，对电机进行变频改造，带有一拖一手动旁路柜。示意图大致如下：
图四：拆除液力耦合器调速示意图
变频改造系统一拖一手动旁路的原理图如下：
图五：一拖一手动旁路一次图
变频器通过硬接线的方式与用户的DCS系统做通信连接，用户通过DCS界面，就可以远程控制变频器的启动、停止、调速，同时变频器的各种运行状态在用户DCS界面上也都有体现，这样方便了现场对变频器状态的实时监控。
四：汇川技术HD90高压变频器改造优势
1)通用矢量控制技术
HD90系列高压变频器具备通用矢量控制技术，基于电机d-q轴数学方程式解析，对电机定子电流解耦成励磁分量电流和转矩分量电流，并分别加以控制，以达到模拟自然解耦的直流电动机的控制效果。
a.这种控制方式，调速精度可以达到0.01HZ，远远高于液耦的调速精度，减少了负载的波动，保证生产的稳定；
b.高压变频器效率高,无转差损耗，其效率达0.97以上，并且不随调速的范围而变化。液力耦合器效率低,其效率与调速比成正比，负载的转速越低,其效率越低，液力耦合器属转差损耗型调速，是低效调速设备，在调速的过程中,转差功率以热能的形式损耗在油中。同时造成液压油需要定期更换，维护成本高。
c.起动性能高压变频器具有真正意义上的软起动功能，它可以使起动电流值保持在额定电流以内，不会对电网造成冲击，也不会对所传动的风机、泵类的机械设备带来冲击，是最理想的软启动设备。液力耦合器属于直接起动类型，电动机的起动电流约为额定电流的3－5倍，对电网造成冲击，特别是在电网容量受限而电机容量较大时，这种直接起动对电网所造成的冲击有时是不允许的
d.功率因数高压变频器可以保证电网侧的功率因数在0.96以上。液力耦合器调速则使电网侧功率因数降低，因为风机的电机的裕量都较大，输入电流中无功分量就越大，导致其在低功率因数下运行.
2)非对称旁路技术（此项为选配，客户可以根据实际需要进行选择）
HD90系列高压变频器采用单元级联方式，当其中某个单元出现故障后，在单元配备旁路功能（可选）的情况下，通过非对称旁路技术可以使系统不停机运行。HD90的非对称技术可以实现比传统旁路方案更高的电压输出幅值。
该技术，极大的增加了变频系统的运行稳定性，单元在发生故障时，会被旁路掉，而整个系统可以继续运行，不致于影响用户的生产，而液耦一旦出现问题就必须要停机维修，不能运行，也没有旁路工频直启功能直接影响用户生产。
3)飞车启动功能
HD90系列高压变频器具备飞车启动功能，能够在未知电机旋转速度的状况下启动变频器，变频器自动进行频率搜索，直至搜索到与电机实时旋转频率相符的频率，此时变频器输出相应频率，并控制电机旋转至指定频率，此技术能有效减少瞬间停电对生产的影响以及对电网的冲击。
4）高可靠性器件
核心器件IGBT、整流二极管、高品质电容、主控制芯片ARM、DSP、FPGA等均选用高品质器件，保证了运行的高可靠性，生命周期长。
调速设备的可靠性是客户最关心的、最基本的、也是最主要的指标之一，它是能否保证生产的正常运行的关键指标。HD90高压变频器的可靠性高，故障率低，这在许多高压变频器应用中得到证实。而液力耦合器则可靠性差，特别是漏油和打坏齿轮等。
5)维修工作量
HD90高压变频器由于可靠性高，故障率低而使其维修量少，而液耦需要定期更换液压油等维护。据某电厂反映，给水泵采用的进口液力耦合器维修工作量仅打坏齿轮一项就需维修费30余万元。当然，这也可能仅是个别的例子。但总的来看液力耦合器的维修工作量大于高压变频器的维修工作量。
五、现场运行图片
图六：现场变频器整机图片
图七：变频器在运行中的界面
图八：现场引风机图片
六、结束语
汇川技术的HD90高压变频器，具备真正的矢量控制、技术先进、稳定可靠，节能效果显著，为电厂的各种高压设备提供了更优的选择。现场应用实践证明，HD90高压变频器完全满足电厂引风机的应用要求！