1、 工程概況
大唐國際盤山發電公司現有2臺發電機組，均為600MW機組。兩臺機組鍋爐分別裝有兩臺一次風機，風量調節為入口擋板調節方式，由于這樣的調節方法僅僅是改變通道的流通阻力，而驅動源的輸出功率并沒有改變，節流損失相當大，浪費了大量電能，致使廠用電率高，發電成本不易降低。同時，電機啟動時會產生5～7倍的沖擊電流，對電機構成損害。
變頻調速系統以其節能效益顯著，調速精度高、范圍寬，電力電子保護功能完善，及易于實現自動通信等特點，得到了廣大用戶和市場的認可。在運行的安全可靠性、安裝使用便利性、維修維護簡易性等方面，也給使用者帶來了極大的好處，使之成為企業電機節能方式的首選。
為了節能降耗、提高機組調節性能，電廠經多方考察認證，決定采用北京利德華福電氣技術有限公司生產的2400KW/6KV變頻調速系統。該項目主要設備包括：高壓變頻器4臺、強制式密閉冷卻裝置2套、空水冷卻系統4套。系統能夠實現一次風機設備的變頻調速運行，維持風壓穩定，系統具備完善的閉鎖、聯鎖和設備保護等功能。變頻器滿足DCS原有控制邏輯的接口及控制需要，能夠根據單臺鍋爐運行工況、運行方式等信息自動實現兩變、兩工、單臺變頻或單臺工頻的風壓自動調節控制功能。
2、 一次風機變頻系統方案
大唐盤山發電有限責任公司#3、#4爐一次風機為2400kW電動機。通過對現有一次風機動力系統的研究、分析，綜合其中存在的問題，以“先保證系統安全可靠，結構合理，提供最佳性價比方案”的原則對系統進行改造方案設計。（以#3爐為例）
系統主要功能：
1) #3爐31一次風機變頻運行、#3爐32一次風機變頻運行；
2) #3爐31一次風機工頻運行、#3爐32一次風機工頻備用；
3）單工頻運行；
4）單變頻運行；
5)變頻運行方式下，風壓自動轉速調節；
6)工頻運行方式下，風壓自動閥門調節；
系統采用一拖一手動工／變頻切換方案，它是由3個高壓隔離開關1G、2G和3G組成（見上圖）。變頻運行時，1G和3G閉合，3G斷開；工頻運行時，2G閉合，1G和3G斷開。
高壓變頻調速系統，具有下列功能：
1）電機拖動風機可實現軟起動（起動電流從零到額定值平滑過渡、無沖擊）和軟制動。
2）可實現線性調速，系統調頻范圍0～50Hz。
3）調速區段內的設備調節和優化控制由機組DCS完成，DCS負責采集模擬量、開關量等信號，變頻器輸出的模擬量、開關量信號全部進入DCS系統，形成閉環控制，同時實現相關輔機聯鎖功能等。
4）系統設有就地和遠方兩種控制途徑，就地控制是在變頻器處通過變頻器觸摸屏進行操作或應急處理；遠方控制是在控制室內進行，分為兩種工作方式：一種為遠方手動方式，在這種工作方式下，操作員通過DCS系統的CRT手動給定信號，調節變頻器，改變電機轉速，達到調節風量的目的；一種方式為遠方自動方式，在這種工作方式下，轉速給定是在DCS系統中根據工況運用相關算法進行運算，得出相應風壓值，轉換成對應頻率值，輸出給變頻器，調節風機的速度，使系統參數跟隨給定值變化，從而達到自動調節風量的目的。
5）信息傳遞：變頻器可以實現同機組DCS系統的雙向信息傳遞，可完成自診斷、報警和接收指令的功能。變頻器可提供給DCS系統如下參量：輸出轉速、輸出電流、變頻器溫度等反饋信息,通過4～20mA電流源模擬量輸出。提供的開關量有：變頻器報警及故障信息、啟停狀態信息、高壓開關控制信號（高壓合閘允許、高壓開關緊急分斷）等。變頻器接收的DCS的模擬量信號為遠控轉速給定，開關量為遠方啟/停、高壓就緒信號等。
6）完備的保護功能：變頻器內保護配置齊全，有運行中開門、冷卻風扇停運、變頻器過熱、輸入電壓過低、負載超速、功率單元異常、接地等各種類型報警檢測功能，并完全具備對自身及電機的保護功能。
7）安全運行保障：
a.機組運行過程中，由于各種原因發生廠用電切換，會造成控制電源消失，變頻器兩路電源可自動切換。
b.當變頻器出現單元故障，變頻器可將故障單元旁路，并降額運行，避免不必要的停機。
c.當變頻器整體故障或控制電源消失或按下緊急停機按鈕時，高壓變頻器高壓開關跳閘，切斷電源，同時參與聯鎖。
8）系統的變頻風機實現變頻供電和電網供電相互切換運行，可手動切換，當變頻器發生異常后，風機仍需要運行，這時可將電機切換到工頻電網起動。
9）變頻風機具有互鎖功能，確保同一電機不出現變頻、工頻同時驅動，具有完善的保護、報警功能（包括信號檢測系統在內）。
3、 變頻冷卻系統方案
高壓變頻器對運行環境溫度通常要求在0～40℃，環境粉塵含量低于950ppm。過高的溫度會造成變頻器溫度過熱保護而跳閘，粉塵含量過高導致變頻器通風濾網更換清洗維護量過高，增加維護費用。因此，采用何種冷卻方式和系統結構至關重要。
按照高壓變頻器運行效率96％進行計算：變頻器的最大散熱功率為：變頻額定功率×4％。根據現場的實際情況，綜合考慮冷卻系統的投資和運營成本、設備維護量、無故障運行時間等因素，最終決定采用綜合散熱的方案：空水冷+強制密閉冷+室內空調
即：在冬天等環境溫度較低的情況下，利用電廠內自身的冷卻水資源，就可以滿足變頻器的散熱要求；當進入夏季時，由于環境溫度的升高和電廠負荷的增加，利用空水冷加強制密閉冷的方式可以迅速高效的將變頻器散發的熱量排出室內，以保證設備的安全運行；為了應對極端、特殊情況，在變頻器室內另外又布置了兩臺5P空調，以備不時之需。布置圖如下：
3#機組31一次風機變頻器室改造后布局
3）節能計算
通過流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。即當電機轉速降為額定轉速的80％時，調速系統（高壓變頻器＋電機）從電網側吸收功率約降為額定轉速時的51％，因此，若工藝要求系統風量下降即一次風機轉速下降時，節能效果十分明顯。
用戶通過近一年的觀察、比較，根據四季負荷變化平均下來，一年按7000小時計算，一臺引風機的高壓變頻器可以節能2902200kW，按發電成本電價0.2553元/kWh計算，一臺一年節約74.1萬元，4臺一年可節約電費296.4萬元。
5、 結論
大唐盤山電廠600MW機組一次風機變頻改造的成功，為今后大型機組上應用國產高壓變頻器提供了良好的應用經驗，同時也證明了北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器技術先進、性能穩定，能夠完全滿足現場的需求。其中的綜合性散熱方案，大大降低了散熱所需的電能，降低了運行維護費用，值得大力推廣。