国华电力高压变频调速应用范围
日变频器累计运行150小时发生了电动机驱动段断轴事件。
图7 5A引风机电动机转子驱动端靠背轮侧断裂断面
图8 5B引风机电动机转轴故障照片（转子驱动端轴承外侧和靠背轮侧均有）
电机厂、风机厂和我们专业人员核算，各项指标满足厂家要求，电机轴断的原因推断为：
引风机电机驱动端转轴断裂是由于其轴肩倒角过小，导致该处应力集中加剧且使轴系的扭转疲劳极限降低，轴系运行频率与轴系的固有频率接近引起扭振放大现象，使轴系承受巨大的交变应力，由于2010年或以前可能已经产生倒角裂纹，2012年1月26～28日调试运行时，扭振使裂纹持续扩展，承载面积持续减小，最终造成轴断裂。所以，造成该次断轴事故的主要原因是轴系扭振。
进一步分析需要大量原始数据支撑，台山电厂答应取得以前数据后发给相关专家分析。
解决方法：
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采用的电压型串联多电平变频器基本消除了电动机轴电流的问题；对变频调速带来的轴系共振（包括径向和扭转振动）应尽量消除，如果不能消除，应利用变频器的跳频功能躲过这些区域运行；风机中间轴按风机厂建议，利用检修机会进行更换。
2.4 变频器方面
变频器主要发生的问题有：
1) 变频器故障最多的部件是功率单元，其次控制板或相关的连接回路（如光纤）。
2）前些年由于变频器设计未考虑供电电压短时间失去的措施，发生电源低落或短时间失去造成变频器跳闸事件。
3）由于未及时清扫变频器滤网，造成通风不畅功率单元损坏。 4）地处盐分大的地区，在设备长期运行后，电路板故障较高。
5）地处湿度大的地区，在设备停运时间较长，由于内部结露等原因，造成变频电子元件损坏（台山电厂引风机变频长期停运，再次启动造成20多个IGBT模块损坏）。
解决方法：
针对功率单元故障，主要是保证维护到位，冷却畅通，加之变频器均设计了冗余环节，当一个单元故障后，其他单元仍可继续工作；同时适当储备一些功率单元，但其故障后，能够在最短的时间内将其更换，缩短变频器退出运行时间。
控制板和连接回路故障，一是选择质量好的变频器，二是加强设备停运期间的检查和维护。
现在变频器均能躲过电源低落或短时间失去的影响。
地处盐分大的地区，在设备订货应有应明确环境条件，采用特殊措施消除盐分的影响。
变频器应设臵防结露装臵，当变频器停运时，自动投运防结露装臵。
3. 变频驱动设备性能的评价
为了提高变频驱动的可靠性，通过对系统和设备的评价，为国华电力实施变
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频改造提供依据，评价如下：
3.1 水泵
3.1.1 凝结水泵改造成变频驱动的评价
凝结水泵变频驱动方案成熟，从计算和实际应用效果看：实施风险小，节能效果好，建议进行变频驱动。但要做好以下工作：
⑴ 建议开展凝结水泵变频改造前，必须与制造厂一起核算凝结水泵轴系的强度，判断是否满足强度要求，若不满足强度要求，则需采取相应措施满足强度要求后再实施。
⑵ 建议开展凝结水泵变频改造前，必须与制造厂一起计算凝结水泵轴系的弯曲和扭转临界转速，根据计算结果判断在变频过程中是否会出现弯曲或扭转共振。若存在弯曲或扭转共振，则要求变频过程中应尽量避开弯曲或扭转共振区。
⑶ 若变频的过程中无法避开弯曲或扭转共振区，应要求快速通过共振区；若变频过程中需要频繁通过弯曲或扭转共振区，则必须要核算频繁通过弯曲或扭转共振区的疲劳寿命。
⑷ 必须在现场测量变频范围内是否存在转速与静止部件之间的结构共振，若存在，则要求快速通过静止部件的固有频率。若通过静止部件的固有频率时振动较大，则要求开展精细动平衡降低激振力，或者通过改变静止部件的刚度、质量等使静止部件的固有频率避开转动频率。
⑸ 若变频过程中需要频繁通过静止部件的固有频率，则必须要核算凝结水泵轴系的疲劳寿命。
3.1.2 给水泵改造成变频驱动的评价
给水泵变频驱动方案成熟，节能效果好，有较多成功的实施案例，建议开展变频驱动工程应用研究。
3.1.3 循环水泵改造成变频驱动的评价
大部分地区循环水泵主要考虑效季节变化，采用双速电机改造成本较低，系统简单，为此循环水泵推荐双速电机方案。但对寒冷地区、昼夜温差大的地区，通过详细的技术经济论证且变频驱动明显优于双速电机时，可采用变频驱动，并
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参照以上泵的相关要求做好各种安全评估工作。
3.1.4 其他水泵改造成变频驱动的评价
疏水泵、热网循环泵、灰浆泵由于改造风险小，节能效果明显，在满足合理的投资回报情况下，建议进行变频驱动。
闭式冷却水泵节能空间不大，慎用变频驱动。
3.2 风机变频
风机变频驱动做好如下三方面工作： 1）充分论证
风机变频改造节能收益差别较大，投资回收期从1年到10几年不等，有的出现了喘振、设备损坏等问题，特别是近年来很多大型风机出现断轴、断叶片等重大事故。所以风机变频改造要慎重而行。
对能耗高的风机进行节能工作，要进行充分的前期论证。首先进行管路特性和风机性能试验，分析原因，确认为风机原因，再进行风机节能改造。风机节能改造包括变转速、变叶型、变调节方式、切削叶片等多种方法，对于风机选型偏大，单纯的进行风机变频改造并不能解决大马拉小车问题。应首先解决风机与系统匹配问题，进行叶轮叶型优化，使风机尽量运行在高效区。在此基础上，综合考虑风机特性、烟风管路特性、风门特性、锅炉对风机的调节品质要求、节能投资回报率等并经过优化选择再进行变频改造。
2）避开共振
改造前理论计算风机轴系的固有频率，判断在变速过程中是否会出现弯曲或扭转共振，并在变频调试中实测确定轴系的共振频率。
如果存在共振频率，则要求变频过程中避开共振频率带（±2Hz）。避开共振频率带一般采取跳频快速通过的方法，此区间的调节靠调节挡板开度。
在工作频率内轴系存在两个及以上共振频率的风机，不建议进行变频改造。 3）加强轴系
改造前核算风机改变频后轴系的强度，如果风机需要反复通过共振区，需要核算轴系的疲劳寿命。风机轴系必须满足上述强度要求，否则会出现轴系损坏问题。
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风机评价如下：
1)动叶调节轴流风机改变频调节的节能量较小，不建议改造；
2)静叶调节轴流风机改为变频调节的节能量较小、但较动叶调节轴流风机改为变频调节的节能量大，改造后稳定运行范围较小（即低负荷可能处于不稳定工作区），同时大型静叶可调轴流风机的轴系较长，需要进行轴系扭振和轴振的共振频率带的计算或测试，根据具体情况确定是否进行变频改造；
3)静叶调节的离心风机，如果静叶全开时实际满负荷运行工作点效率较高，应优先考虑变频改造，但需要注意的是前弯叶片型一次风机性能调节区域窄，变频调节容易发生喘振，一般对前弯叶片型离心风机不建议进行变频改造；
4)其它变转速调节的风机，如双速电机变速，选择变速改造的依据主要取决于改造前满负荷风机效率的高低；
5)对不同工况、不同运行条件下风机风量、风压变化不大的应用场合（如有些一次风机等）可以仅从风机选型性能、管路阻力特性很好匹配的角度解决，改为变频的必要性较小；变频改造仍要以风机性能与管路阻力特性较好匹配的基础出发，即变频改造不一定是万能与最优的，不要风机能耗水平高就匆忙上变频，要首先解决上述匹配问题，有必要再实施变频改造。
4. 国华电力高压变频驱动应用建议
电厂转动机械节能手段很多，如取消一级叶轮、切削叶片或对风机整体改造等；在变速驱动方面如双速电机调速、永磁调速等。变频能够连续调速，且节能效果较好，被广泛应用。课题组通过对变频安全和经济性分析，推荐在国华电力高压变频驱动应用的设备如下：
4.1 燃煤电厂
风机：离心式和静叶可调轴流的引风机、送风机、增压风机、氧化风机。 水泵：凝结水泵、疏水泵；循环水泵原则上使用双速电机驱动，寒冷地区通过经济性论证合理时，可以采用变频驱动；给水泵变频驱动容量大，国内200MW及以下机组应用较多，最大容量是396MW机组，可以开展大机组给水泵变频驱动的工程应用研究。
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