随着国家节能减排事业的发展,火电厂风机类负载变频改造成为主要发展趋势之一。该领域属于近年来起步的新兴领域,对风机类负载变频改造的经济性和安全性研究具有重要意义。在经济性方面,本文针对火电厂风机类负载变频改造项目考虑因素多、模糊性强的特点,基于层次分析法和模糊数学综合评判法建立了火电厂风机类负载变频改造项目经济性评估模型。该模型将复杂的前评估计算过程简化为对影响因素赋予权重、按照影响因素对项目打分的过程,为用户节约了大量工作量,具有考虑因素周全、通用性强的特点。利用该模型对部分工程案例进行了分析,结合实际改造结果对模型可用性进行了验证,并对该类型项目提出了一些有益建议。在安全性方面,风机类负载在变频运行中出现故障以扭转振动故障最为常见、危害最大。本文首先对轴系扭转动力特性进行了研究,分别建立了实验台轴系扭转动力特性计算的集中质量模型和有限元模型,并开展了实验台传递转矩测试实验,对集中质量模型和有限元模型计算准确度进行了验证。实验与计算结果表明集中质量模型简单易行,计算精度较高,可以满足工程需要。同时实验得到的轴系传递转矩脉动现象表明火电厂风机类负载变频改造后确实可能出现由谐波引起的扭转振动故障。在SIMULINK环境下建立了某600MW机组2B引风机变频运过程中轴系传递转矩分析模型,得到了该引风机在升速过程中电机和风机转速脉动以及轴系传递转矩发生脉动的现象。分析表明电磁转矩中频率与轴系扭转振动固有频率13.8Hz重合的谐波分量引起了机械系统共振,电气系统接收到的反馈速度信号中带有了谐振成分,经过电气系统控制器放大后电磁转矩中该成分进一步增大,从而加剧了机械系统共振。在现场进行实验中发现了在风机升降速过程中发现确实存在轴系传递转矩脉动的现象,与模型计算结果较为吻合。在对模型进行了验证之后,在模型基础上提出了在速度反馈回路中加入陷波器的轴系传递转矩抑制方法。对某600MW机组2A引风机膜片联轴器失效故障进行研究,进行了轴系脉动传递转矩测试实验,实验结果表明轴系传递转矩的平均值在0.5×105N·m左右,传递转矩在1.6× 105N · m～-1.2× 105N · m之间大幅波动。在Solidworks环境下建立了膜片联轴器膜片三维模型,在ANSYS Workbench环境下在膜片上加载了实验测得的转矩,对膜片进行了静力分析和疲劳寿命分析。分析结果表明在脉动传递转矩下,主动端螺栓孔边缘将最先出现裂纹,并与膜片内圈出现的裂纹汇集,形成与力矩传递方向呈45°角的裂纹,并最终发展为断裂。进一步研究表明,在传递转矩平均值和应力比不变的情况下,减小转矩脉动幅值,膜片联轴器寿命将得到有效延长,当转矩脉动幅度为原先的40%或者更小时,认为此时膜片可以长期稳定工作。