（1）天津大港电厂基本状况介绍：
    天津大港电厂是负责京津塘地区的调峰电厂，负责北京，天津电网的稳定运行。电厂机组运行的性质属于电网调峰机组，在运行中，每日白天在高负荷时机组满功率发电，在夜间时机组处于半发状态。
    3号机组的送风机在设计之初即采用了双速电机系统，在满负荷时采用高速送风，在半发状态时采用低速送风。这种最初的设计虽然具有一定的节以能效果，但是有着转速波动大，切换时对机组锅炉燃烧影响剧烈火，同时发电机组在未满发状态，而需送风机的风量处于低速风量阈值以上时，必须用高速送风，浪费了大量的能源。
    从节能降耗和稳定机组锅炉燃烧的要求出发，对3号机组进行高压变频调速改造，采用国内具有自主知识产权的多电平单元串联电压源型高压变频器进行技术改造。

（2）3号机机组的送风机的参数：

●电动机参数：
型    号： MVTD — PAM560L6/8S
额定功率： 950/400 KW
额定电压： 6 KV ±10%
额定电流： 115.5/63.7 A
额定转速： 984/742转/分
数    量： 2  台

●     风机参数：
型  号：双面进风翼型双速离心式风机
制造厂： FRANCO TOSI INDUSTRIALE

●     电源参数：
额定电压：                               6.3 KV
控制电源电压:                             380V AC
电压正常变化范围:                  （+10%～-10%）Un
电动机成组自起动,母线电压:                  65%Un
最大一台电机起动,母线电压:                  80%Un
额定频率:                                   50Hz
频率变化范围:                           50±2.5Hz
6KV母线侧短路电流:                    40KA（有效值）
中性点:                             小电流接地系统

●     3号机组送风在运行参数:
在本文中,对3号机组的运行参数以每天的平均参数提供:
3号机组A送风机平均风量650吨/小时,运行平均电流45A,电压6000V。
3号机组B送风机平均风量650吨/小时,运行平均电流46.55A,电压6000V。

2、风机调速改造的节能原理分析

（1）风机的相似理论
    风机的流量，运行压力，吸收轴功率这三个基本参数与转速间的运算公司极其复杂，同时风机类负荷随环境变化参数也随之变化，在工程一般根据风机的运行曲线，进行大致的参数运算，称之为风机相似理论：
Q / Q0 = n / n0
H / H0 = （ n / n0  ）2（ ρ / ρ0 ）
N / N0 = （ n / n0  ）3（ ρ / ρ0 ）
式中： Q ——  风机流量 H ——  风机全压 n ——  转速 ρ—— 介质密度  N ——  轴功率
风量Q与电机转速n成正比。（Q∝n）
风压H与电机转速n的平方成正比。（H∝n2）
轴功率N与电机转速n的立方成正比。（N∝n3）

（2）风机在额定工况下运行的特性曲线

      离心式风机特性曲线（β=90º）
 
⑴H—Q曲线：当转速为恒定时，表示风压与风量间的关系特性。
⑵N—Q曲线：当转速为恒定时，表示功率与风量间的关系特性。
⑶η—Q曲线：当转速为恒定时，表示风机的效率特性。
从中可以看出，风机的轴功率和风压相交处即为效率最高点。

（3）电动机容量的计算：

其中：
P——风机电动机所需的输出轴功率（kW）；
Q——风机风量（m3/s）；
H——风机风压（kg/m2）；
——传动装置的效率；直接传动为1.0，皮带传动为0.9～0.98,齿轮传动为0.96～0.98。
——风机的效率；
102 ——由kg•m/s变换为kW的单位变换系数；

（4）通过改变风机的管网特性曲线来实现对风机的风量的调节
这种办法是通过调节挡风板的开关程度来实现的，

      不同管网的特性曲线风机风量的特性曲线

如图所示。
    风机档风板开度一定时，风机在管网特性曲线R1工作时，工况点为M1，其风量、风压分别为Q1、H1，其输出流量是Q1。
    将风机的挡风板关小，管网特性曲线变为R2，工况点移至M2，风量、压力变为Q2、H2，其输出流量是Q2。
将风机的挡风板再关小，管网特性曲线变为R3，工况点移至M3，风量、压力变为Q3、H3，其输出流量是Q3。
    从上面的曲线分析，通过调速风机档风板的开度，管网的特性参数将发生，输出流量发生变化，这样就达到了在定速运行时调节风机输出流量的目标。
    在调节风机流量的过程中，而风机的性能曲线（H—Q曲线）不变，工况点沿着风机的性能曲线（H—Q曲线）由M1移到M2，特性曲线由R1变为R2，风机输出流量由Q1变为Q2，这种方法结构简单，操作容易。目前多数风机都采用这种方法，但是由于风机的内部压力由H1变为H2，这样，在流量减少的同时，压力同时上升，在压力消耗了大量的无效轴功率，极大地降低了风机的转换效率，浪费了大量的能源。
 
（5）通过改变风机的转速来实现对风机的风量调节
    在风机的管网特性不变，风机叶片角度不变的情况下，改变风机的转速，使风机的特性曲线（H—Q曲线）平行移动，工况点将沿着管网特性曲线移动，达到调节风量的目的。

    不同风机的转速时风机风量的特性曲线

     当风机转速为n1时，风机的风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于M1点，其风量、风压分别为Q1、H1。
     当风机转速为n2时，风机的风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于M2点，其风量、风压分别为Q2、H2。
     当风机转速降低，流量降低的同时，风机的压力也同时随之降低，这样，在调低流量的同时，风机内部压力也随之下降，具有极好的节电效果。这种方法不必对风机本身进行改造，转速由外部调节，风机风档可处于最大点保持不变，并能实现无极线性调节风量，适合于需要风机进行连续运行，连续调节的场合。

（6）、采用改变风机转速调节流量与采用改变风机档板调节流量消耗功率的差值
     采用改变风机转速和改变管网特性进行风机输出流量的调节，在调节相同流量的时候，其风机的特性曲线（H—Q曲线）变化不同，二种调节方法的运行工况点也不同其运行的对比图如下

      风机转速调节与档板调节的特性曲线对比

●在额定流量Q1时：
    风机档板为额定开度，其管网特性曲线为R1，风机转速为额定转速，其特性曲线为n1，此时风机处于额定出力的状态，转速调节和档板调节的工况点重合，处于M1点，此时两种调节方式的消耗轴功率是相同的。

●在运行中需输出风量Q2时调速运行风机消耗轴功率：
    调节风机转速将风量调为Q2，这时风机的特性曲线（H—Q曲线）平行下移，工况点处于M2点，风机压力变为H2，风压风量同时下降。其消耗的轴功率为 

●在运行中需输出风量Q2用档板调节风量时风机消耗轴功率：
    调节风机档板改变管网特性，将风量调为Q2，这时风机的特性曲线（H—Q曲线）不变，管网特性曲线由R1变化到R2，与n1时的风机特性曲线相交于M3，此时风量为Q2，风压为Hf，在曲线上看出，Hf＞H1，虽然风量下降了，但是风压却上长了，其消耗的轴功率为

●用速度调节风量时风压的变化
 H2 = H1（ n / n0  ）2（ ρ / ρ0 ）
●用档板调节风量时风压的变化
Hf ＞ H1 
●档板调节与转速调节消耗轴功率的差值：

    由于在运行时，用转速调节流量时， H2 << H1,在工程计算中，将档板风压变化忽略。 
      Hf ≈ H1 
    档板调节与转速调节消耗轴功率的差值：
将 H2 = H1（ n / n0  ）2（ ρ / ρ0 ）与Hf ≈ H1 代入上式可得：
△P ≈ P3 [1 - （ n / n0  ）2（ ρ / ρ0 ）]

３、天津大港电厂3号机组送风机高压变频器调速改造过程及效果：

（1）高压变频器选型：
    天津大港电厂从技术，应用，实力等多方面考察，为3号机组送风机选用JZHICON-1A高压变频器二套，技术参数如下：
使用标准：                  Q/JZ026-2002
型    号：                      JZHICON-1A-6/120
生产厂家：                  哈尔滨九洲电气股份有限公司
额定输入电压/允许变化范围：   6±15Kv
额定容量：                    1250kVA
额定输入频率/允许变化范围：  50Hz±5%
输入功率因数：                 ≥0.95
控制方式：                        DCS
噪声等级：                    强制风冷
模拟量信号：                两路4～20mA设定
开关量信号：                12路继电器干接点
防护等级：                       IP30
人机界面：                  中文彩色液晶触摸屏
UPS型式及参数：            掉电可维持控制系统运行30分钟

（2）设备安装调试：
2006年11月5日，在九洲公司的技术人员指导下，进行高压变频器的安装。在高压变频器安装完成后，进行了各项目的测试与试验，均符合技术协议要求，于11月19日3号机组点火发电，高压变频器调速控制的送风机正式投入运行。

（3）变频调速运行后3号发电机组运和参数：
3号机组A送风机平均风量650吨运行时电流15.8A。
3号机组B送风机平均风量650吨运行时电流16.5A。

（4）每天节电量：
3号机组A送风机：PD  =  PH ＊ 24 = 253.90 ＊ 24  = 6093.6 （kwh）
3号机组B送风机：PD  =  PH ＊ 24 = 261.1 ＊ 24  = 6266.4 （kwh）

（5）每年节电量：
3号机组A送风机：PAN  =  PD ＊ 330 = 6093.6＊ 330  = 2010888 （kwh）
3号机组B送风机：PAN  =  PD ＊ 330 = 6266.4 ＊ 330  = 2067912 （kwh）

（6）3号发电机组送风机变频调速运行的节能效益：
按照每kwh 电价0.361元计算,得：
每年节的的经济效益：
3号机组A送风机：
0．361 ＊ 2010888  = 725930.568 （元）
3号机组B送风机：
0．361 ＊ 2067912  = 746516.232 （元）

４、结束语：
    通过大港电厂对3号机组进行国产高压变频器调速改造，在改进机组运行工况的同时，同时取得了良好的经济效益。
    中国是在能源紧缺的情况下大量地浪费能源，同时国外对高压变频器这种现代电力电子产品对进行不断的进行升维，并不断地向国内高价销售，获得高额的利润，同时使我国的大型工业领域的调速技术受制于国外。
    在自主创新，占领科技高端的精神带动下，具有自主知识产权的国产大功率与超大功率高压变频的技术不断成熟，在中国的大型工业领域内的电动机调速应用越来广泛，并开始进入原来由国外的高压变频器垄断的领域。使高压变频器这种现代电力电子的高科技产品将在我国能源高效利用的领域得到更加广泛的应用。