高壓變頻器在沙鋼團(tuán)體宏發(fā)煉鐵廠除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用案例

摘 要：本文介紹了風(fēng)光牌高壓變頻器在沙鋼團(tuán)體鋼鐵廠除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況。應(yīng)用結(jié)果表明，采用國(guó)產(chǎn)高壓變頻器對(duì)鋼廠的除塵風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)速節(jié)能改造，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器  除塵風(fēng)機(jī)  應(yīng)用 1、引言       沙鋼團(tuán)體是目前國(guó)內(nèi)最大的電爐鋼和優(yōu)特鋼生產(chǎn)基地、江蘇省重點(diǎn)企業(yè)團(tuán)體、國(guó)家特大型產(chǎn)業(yè)企業(yè)，全國(guó)最大的民營(yíng)鋼鐵企業(yè)。現(xiàn)擁有總資產(chǎn)1000多億元，職工26700余名，主要工藝裝備均達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，形成了年產(chǎn)鐵2230萬(wàn)噸、鋼2720萬(wàn)噸、材2390萬(wàn)噸，其中不銹鋼板100萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。 圖1 沙鋼團(tuán)體廠區(qū)       為了降低對(duì)周邊環(huán)境的污染，沙鋼瞄準(zhǔn)國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，先后淘汰了兩座5噸小電爐和6條小軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)，引進(jìn)先進(jìn)環(huán)保治理工藝技術(shù)和裝備，加大環(huán)保技改投進(jìn)。近幾年來(lái)，共投資兩億多元用于增添和更新改造各類(lèi)環(huán)保設(shè)施。在電爐煉鋼方面，采用布袋低壓脈沖除塵技術(shù)、噴霧除塵技術(shù)、變頻調(diào)速控制除塵風(fēng)機(jī)技術(shù)。       該煉鋼廠原有15t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐4座，轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，爐口會(huì)排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高，含有易燃?xì)怏w和金屬顆粒，按照我國(guó)1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297一1996），對(duì)煙氣必須冷卻、凈化，由引風(fēng)機(jī)將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用。因此，每座轉(zhuǎn)爐需配有一套除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)采用二級(jí)文氏管煙塵凈化方式，風(fēng)機(jī)型號(hào)AI850，電機(jī)功率1800KW/10KV。由于轉(zhuǎn)爐周期性中斷吹氧，為滿(mǎn)足節(jié)能和環(huán)保要求,要求風(fēng)機(jī)在整個(gè)煉鋼工作周期內(nèi)變速運(yùn)行，吹氧時(shí)高速運(yùn)行，不吹氧時(shí)低速運(yùn)行。2002年，煉鋼廠對(duì)其中2#和3#轉(zhuǎn)爐進(jìn)行擴(kuò)容改造，將風(fēng)機(jī)移至地面，采用液力偶合器調(diào)速，高速2700r/min（設(shè)計(jì)2900r/min），低速1200r/min。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)液力偶合器技術(shù)存在著局限性，主要表現(xiàn)在： 1）電動(dòng)機(jī)的效率低，損耗大，尤其低速運(yùn)行時(shí)，效率極低；  2）調(diào)節(jié)精度低、線(xiàn)性度差，響應(yīng)慢； 3）啟動(dòng)電流仍比較大，影響電網(wǎng)穩(wěn)定；  4）液力偶合器故障時(shí)，無(wú)法切換至工頻旁路運(yùn)行，必須停機(jī)檢驗(yàn)；  5）漏油嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境污染大，地面被油污蝕嚴(yán)重。       鑒于液力偶合器存在上述眾多題目，因此在2008年9月，煉鋼廠對(duì)2#和3#轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，改用高壓變頻器為轉(zhuǎn)爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。  2、高壓變頻器技術(shù)要求及改造方案 　　除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞，一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)職員的人身安全；另外,通風(fēng)除塵，調(diào)速系統(tǒng)工作的環(huán)境比較惡劣；同時(shí)轉(zhuǎn)爐又周期性中斷吹氧；所以，和除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓調(diào)速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性�；�于以上工作特點(diǎn)，對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要要求如下：                         1）要求變頻器要有高可靠性，長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)故障。 2）要求變頻器有旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，可使電機(jī)切換到工頻運(yùn)行。                        3）調(diào)速范圍要大，效率要高。 4）有共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)設(shè)置，能使電機(jī)避開(kāi)共振點(diǎn)運(yùn)行，讓風(fēng)機(jī)不喘震。  　　經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、比較，最后決定采用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-1800F型高壓變頻器，通過(guò)雙方技術(shù)職員的合作，共同制定了2#和3#轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造方案，改造方案如下：       2.1 設(shè)備配置     圖2 一次主回路圖 QF：變頻器輸進(jìn)側(cè)的高壓開(kāi)關(guān)柜 KM1、KM2、KM3、KM4：高壓變頻器內(nèi)置真空接觸器 QS1、QS2：高壓變頻器內(nèi)高壓隔離開(kāi)關(guān) M：1800KW/10KV三相異步電動(dòng)機(jī)       變頻器配備了自動(dòng)旁路柜，通過(guò)KM3、KM4的控制，可自動(dòng)（或手動(dòng)）在變頻狀態(tài)和工頻狀態(tài)之間切換。變頻狀態(tài)下, KM3閉合，KM4斷開(kāi)，變頻器控制電機(jī)；工頻狀態(tài)下，KM3斷開(kāi)，KM4閉合，在切換至工頻帶動(dòng)電機(jī)。變頻器可以在重故障時(shí)自動(dòng)切換工頻運(yùn)行，這樣既保證了變頻器正常運(yùn)行，又避免了直接啟動(dòng)電機(jī)大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證風(fēng)機(jī)連續(xù)不中斷供風(fēng)。并要求可以遠(yuǎn)程和本機(jī)控制。山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器調(diào)速有五種方式：就地旋鈕、觸摸屏、遠(yuǎn)程、上位機(jī)及多段速調(diào)節(jié)，方便用戶(hù)選擇。該鋼鐵廠采用多段速方式調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)程控制時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)爐位置，使變頻器在倒鐵水時(shí)高速運(yùn)行，其他時(shí)間低速運(yùn)行。 2.2 電機(jī)、風(fēng)機(jī)參數(shù)及變頻器技術(shù)指標(biāo) 1）電機(jī)參數(shù)　 2）風(fēng)機(jī)參數(shù) 3）JD-BP38系列變頻器技術(shù)指標(biāo) 輸進(jìn)電壓：　　　三相交流有效值10KV±10% 輸進(jìn)頻率：　　　50±5Hz 輸出電壓：　　　三相正弦波電壓0-10KV 輸出頻率：　　　0-50Hz 頻率分辨率：　　0.01Hz 加速時(shí)間：　　　可按工藝要求設(shè)定 減速時(shí)問(wèn)：　　　可按工藝要求設(shè)定 頻率設(shè)定方式：　高低兩級(jí)速度，可在0-50Hz范圍內(nèi)調(diào)整 故障診斷及檢測(cè)：自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)定位 網(wǎng)側(cè)功率因素：　0.95（高速時(shí)） 過(guò)載保護(hù)：　　　150%（每10分鐘答應(yīng)l分鐘）、180%立即保護(hù) 防護(hù)等級(jí)：　　　IP21 環(huán)境濕度：　　　90%,無(wú)凝聚 3、JD-BP38系列高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng) 3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　JD-BP38系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。10KV系列有30個(gè)功率單元，每10個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成一相，圖3中給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示例。 圖3 高壓變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3.2功率單元電路 圖4 功率單元主電路圖       每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致，可以互換，其主電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，為基本的交-直-交雙向逆變電路，圖中通過(guò)逆變塊IGBT反并聯(lián)的二極管構(gòu)成三相全橋方式整流，整流后的給濾波電容充電，確定母線(xiàn)電壓， 通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦PWM控制實(shí)現(xiàn)雙向逆變。 　　功率單元輸出波形： 圖5  單個(gè)功率單元輸出波形 3.3輸進(jìn)側(cè)結(jié)構(gòu) 　　輸進(jìn)側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電，每個(gè)功率單元都承受電機(jī)電流、1/10的相電壓、1/30的輸出功率。30個(gè)單元在變壓器上都有自己獨(dú)立的三相輸進(jìn)繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互盡緣。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實(shí)現(xiàn)多重化，降低輸進(jìn)電流的諧波成分。 　　本機(jī)中移相變壓器的副邊繞組分為三組，構(gòu)成36脈沖整流方式；這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形，使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，輸進(jìn)電流諧波成分低。實(shí)測(cè)輸進(jìn)電流總諧波成分小于3%,低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 3.4輸出側(cè)結(jié)構(gòu) 圖6  10個(gè)單元輸出波形疊加圖 輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到如圖6所示的門(mén)路PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對(duì)電纜和電機(jī)的盡緣損壞，無(wú)須輸出濾波器就可以使輸出電纜長(zhǎng)度很長(zhǎng)，電機(jī)不需要降額使用，可直接用于舊設(shè)備的改造；同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng)，減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。 3.5控制器 　　控制器核心由高速32位數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，精心設(shè)計(jì)的算法可以保證電機(jī)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行性能。人機(jī)界面提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操縱界面，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制。內(nèi)置PLC控制器用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理，以及與現(xiàn)場(chǎng)各種操縱信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的協(xié)調(diào)，可以和用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)靈活接口，滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊需要，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。 　　數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）相對(duì)于模擬信號(hào)處理有很大的優(yōu)越性，表現(xiàn)在精度高、靈活性大、可靠性好、易于集成、易于存儲(chǔ)等方面。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理技術(shù)正由全新的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP）所代替。DSP是面向高速重復(fù)性數(shù)值運(yùn)算密集型的實(shí)時(shí)處理。高性能DSP不僅處理速度快，而且可以無(wú)中斷的完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸進(jìn)與輸出。DSP結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，普遍采用匯編編程，其處理完成時(shí)間的可猜測(cè)性要比結(jié)構(gòu)和指令復(fù)雜、依靠于編譯系統(tǒng)的普通微處理器強(qiáng)的多。它可以單周期完成這些乘加并行操縱，而普通微處理器需要至少4個(gè)指令周期，因此在相同的指令周期和片內(nèi)指令緩沖條件下，是普通微處理器運(yùn)算速度的4倍以上。 　　另外，控制器與功率單元之間采用多通道光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，并且各個(gè)功率單元的控制電源采用一個(gè)獨(dú)立于高壓系統(tǒng)的同一控制器，方便調(diào)試、維修、現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。 3.6 控制電源 　　控制器有一套獨(dú)立于高壓電源的供電體系，在不加高壓的情況下，設(shè)備各點(diǎn)的波形與加高壓情況基本相似，給整機(jī)可靠性、調(diào)試、培訓(xùn)帶來(lái)了很大方便。 　　系統(tǒng)采用三次諧波補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)步了電源電壓利用率，利用了調(diào)制信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)，使電壓利用率近似于1。系統(tǒng)還采用了先進(jìn)的載波移相技術(shù)，它的特點(diǎn)是單元輸出的基波相疊加、諧波彼此相抵消。所以串聯(lián)后的總輸出波形失真特別小。 4、設(shè)備運(yùn)行情況及其他效益 　　08年9月份，山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-1800F變頻器應(yīng)用于2#和3#電轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造,負(fù)壓風(fēng)機(jī)。由于我廠的每臺(tái)高壓變頻器在出廠前均經(jīng)過(guò)實(shí)際風(fēng)機(jī)負(fù)載滿(mǎn)載的整機(jī)出廠檢驗(yàn)和調(diào)試，在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試又可以在沒(méi)有高壓輸進(jìn)的情況下調(diào)試，因此在經(jīng)過(guò)約一周的施工、安裝和調(diào)試后，上電試驗(yàn)和試運(yùn)行進(jìn)行順利，一次投運(yùn)成功，高壓變頻器一直持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。高速運(yùn)行時(shí)45Hz，低速運(yùn)行時(shí)20Hz。圖7為變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線(xiàn)圖。 圖7 變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線(xiàn)圖 運(yùn)行變頻器調(diào)速后，主要優(yōu)越性變現(xiàn)在： 1）運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。原來(lái)使用液力偶合器大概40天左右就必須更換軸承，每次需停爐半天左右，帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 2）節(jié)能效果明顯。 下表為生產(chǎn)工況基本相同的條件下，隨機(jī)抽取一天工頻與變頻各個(gè)方面的數(shù)據(jù)對(duì)比：       與原有的工頻驅(qū)動(dòng)方式相比，風(fēng)機(jī)效率穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)，電動(dòng)性能耗大大降低，節(jié)約電量可達(dá)37％，變頻改造后節(jié)能效果明顯。 3）電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停運(yùn)，變頻器提供給電機(jī)的無(wú)諧波干擾的正弦波電流，降低了電機(jī)的故障次數(shù)。同時(shí)，變頻器設(shè)置共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)頻率，避免了風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在共振點(diǎn)運(yùn)行，使風(fēng)機(jī)工作平穩(wěn)，風(fēng)機(jī)軸承磨損減少，延長(zhǎng)了電機(jī)、風(fēng)機(jī)的使用壽命和維修周期，進(jìn)步了風(fēng)機(jī)的利用效率。  4）變頻器自身保護(hù)功能完善，同原來(lái)繼電保護(hù)比較，保護(hù)功能更多，更靈敏，大大加強(qiáng)了對(duì)電機(jī)的保護(hù)。 5）變頻器同現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)縫接口，滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。變頻器內(nèi)置PLC，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接進(jìn)靈活。變頻器按照轉(zhuǎn)爐位置自動(dòng)高速、低速往復(fù)運(yùn)行。 6）適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)。 7）同液力偶合器比較，在加速期間大大減小了噪聲，削弱了噪聲污染。由于不用定期拆換軸承，減少了機(jī)油對(duì)環(huán)境的污染，使風(fēng)機(jī)房的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有了極大改善。  5、結(jié)束語(yǔ) 　　從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-1800F高壓變頻器性能優(yōu)越，運(yùn)行可靠，有效地降低了生產(chǎn)本錢(qián)。在國(guó)家大力建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的今天，通過(guò)有效的節(jié)能改造，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2009年，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量位列世界第二，但風(fēng)電迅速發(fā)展的同時(shí)，并網(wǎng)難也成為限制風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。風(fēng)能電力如何有效上網(wǎng)？風(fēng)電產(chǎn)業(yè)如何有序發(fā)展？帶著這些疑問(wèn)，本刊記者專(zhuān)訪了中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)秦海巖。
《中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化》：去年10月份以來(lái)，內(nèi)蒙古風(fēng)電停轉(zhuǎn)，損失超過(guò)億元，您認(rèn)為導(dǎo)致這種情況發(fā)生的主要原因是什么？
秦海巖：由于規(guī)劃落后，電網(wǎng)已經(jīng)成為影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大瓶頸。
具體到內(nèi)蒙古的情況，內(nèi)蒙古的風(fēng)電輸送因熱電聯(lián)產(chǎn)而受到極大限制，但主要還是體制、利益調(diào)整的問(wèn)題。對(duì)于風(fēng)電，內(nèi)蒙古本地消化不了，京津唐甚至整個(gè)華北地區(qū)是可以吸收的，負(fù)荷也夠、通道也有，但國(guó)家電網(wǎng)不讓入網(wǎng)，這樣就導(dǎo)致了問(wèn)題的出現(xiàn)。
解決風(fēng)電上網(wǎng)難題最核心的是觀念、體制問(wèn)題，是經(jīng)濟(jì)利益調(diào)整的問(wèn)題。當(dāng)然不可否認(rèn)，是有很多技術(shù)難題，但技術(shù)問(wèn)題并非難以解決。
風(fēng)電并網(wǎng)問(wèn)題非常復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)的制定涉及技術(shù)、市場(chǎng)機(jī)制以及管理等多個(gè)方面，一家單位很難把所有的問(wèn)題研究透徹。風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一定要政府、電網(wǎng)公司、風(fēng)機(jī)制造商及風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商等利益相關(guān)方共同制定。
《中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化》：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況如何？
秦海巖：中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)真正起步是2004年。2004年以前，業(yè)內(nèi)人士對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的擔(dān)心集中在能否制造出大型風(fēng)電機(jī)組，制造業(yè)能否滿(mǎn)足風(fēng)電裝機(jī)的需要。當(dāng)時(shí)，每年只有不超過(guò)10萬(wàn)kW的裝機(jī)容量。
借助巨大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)5年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)催生了超過(guò)多達(dá)70家的整機(jī)企業(yè)。目前國(guó)內(nèi)幾家主要設(shè)備企業(yè)如華銳風(fēng)電、金風(fēng)科技、東汽風(fēng)電產(chǎn)值已經(jīng)進(jìn)入世界前10名。
我國(guó)風(fēng)電機(jī)組供應(yīng)能力完全可以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。部分領(lǐng)頭企業(yè)在國(guó)家政策的激勵(lì)下，積極開(kāi)展自主創(chuàng)新活動(dòng)，初步具備了風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)能力，多兆瓦級(jí)（大于2兆瓦）風(fēng)電機(jī)組研制技術(shù)取得突破。
同時(shí)，經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展，我國(guó)企業(yè)在風(fēng)電關(guān)鍵零部件配套方面的能力已經(jīng)得到很大提高。葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵零部件基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，齒輪箱軸承、變流器等部件的供應(yīng)能力也將很快得到提高。國(guó)產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備的國(guó)際市場(chǎng)開(kāi)拓工作也進(jìn)展良好，產(chǎn)品已經(jīng)出口到美國(guó)、智利、泰國(guó)及印度等國(guó)家。
可以說(shuō)，上一個(gè)5年，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電從無(wú)到有、從有到大；下一個(gè)5年，我們應(yīng)把目光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展。
《中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化》：如何解決風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題？
秦海巖：如何科學(xué)制定中國(guó)風(fēng)電中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)途徑，保障風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速有序發(fā)展，解決大規(guī)模風(fēng)電開(kāi)發(fā)存在的主要問(wèn)題，將成為中國(guó)未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的研究重點(diǎn)。
首先，要讓電網(wǎng)成為風(fēng)電發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾。當(dāng)前，總是有些人用技術(shù)上有困難、經(jīng)濟(jì)上不合理來(lái)評(píng)價(jià)風(fēng)電并網(wǎng)。但是，歐洲的經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)電占比達(dá)到20%基本沒(méi)有什么技術(shù)上的問(wèn)題，也不會(huì)帶來(lái)太多的成本增加。我們國(guó)家也有非常好的例子——內(nèi)蒙古的實(shí)踐有力地證明了風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行沒(méi)有影響。
其次，要全面系統(tǒng)考慮風(fēng)電并網(wǎng)問(wèn)題，制定科學(xué)合理的并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，風(fēng)電發(fā)展正處于從前期的規(guī)模化和商業(yè)化轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵階段。非常有必要通過(guò)制定風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)促進(jìn)風(fēng)電大規(guī)模持續(xù)發(fā)展。
再次，要大力支持風(fēng)電基礎(chǔ)技術(shù)研究，借助大市場(chǎng)變身風(fēng)電強(qiáng)國(guó)。現(xiàn)階段我們更應(yīng)大力支持那些不太容易出成績(jī)，但又是風(fēng)電開(kāi)發(fā)的根本性、基礎(chǔ)和共性技術(shù)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。
應(yīng)該抓緊研究制定符合我國(guó)的風(fēng)況、環(huán)境條件的風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)體系。我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)采用的IEC61400-1標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有考慮中國(guó)國(guó)情，不能完全適應(yīng)我國(guó)的風(fēng)況及氣候特點(diǎn)。
例如：在西北地區(qū)，如果按照IEC61400－1標(biāo)準(zhǔn)，50年3秒平均極端風(fēng)速幾乎相當(dāng)于年平均風(fēng)速的7倍設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)制造成本增大，不經(jīng)濟(jì)。而在東南沿海地區(qū)，按同樣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)可能會(huì)強(qiáng)度不足，使用壽命不夠。
我們還應(yīng)鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，但是要防止?fàn)奚�質(zhì)量降低價(jià)格的惡性競(jìng)爭(zhēng)，并進(jìn)一步完善檢測(cè)認(rèn)證體系，維護(hù)健康市場(chǎng)秩序。
《中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化》：在這一過(guò)程中，政府應(yīng)扮演什么角色？
秦海巖：政策驅(qū)動(dòng)和引導(dǎo)。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段離不開(kāi)政府的扶持。
一是政府加大財(cái)政補(bǔ)貼的力度，繼續(xù)對(duì)已實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的企業(yè)給與資金獎(jiǎng)勵(lì)。
二是鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)商采購(gòu)自主創(chuàng)新的產(chǎn)品，通過(guò)市場(chǎng)引導(dǎo)自主創(chuàng)新，利用市場(chǎng)培育企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)能力。
三是政府要通過(guò)支持科技項(xiàng)目的方式，推進(jìn)基礎(chǔ)性、公共性技術(shù)的研發(fā)，整體提升產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，以此加快向風(fēng)電技術(shù)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。
《中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化》：在風(fēng)能發(fā)電方面，有哪些國(guó)際經(jīng)驗(yàn)值得借鑒？
秦海巖：縱觀風(fēng)電發(fā)展歷史，傳統(tǒng)的風(fēng)電市場(chǎng)大國(guó)，無(wú)不成就了相關(guān)設(shè)備制造的世界級(jí)企業(yè)，如丹麥的Vestas、西班牙的Gamesa、德國(guó)的Enercon和Nordex。
2009年，我國(guó)新增裝機(jī)1380.32萬(wàn)千瓦，排名世界第一，已經(jīng)成為世界上最大的風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)。強(qiáng)勢(shì)的市場(chǎng)地位蘊(yùn)含著由制造大國(guó)向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的機(jī)會(huì)。全球風(fēng)電制造業(yè)技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，現(xiàn)在我們與世界強(qiáng)國(guó)處于同一起跑線(xiàn)上，這是中國(guó)風(fēng)電業(yè)的發(fā)展機(jī)遇，我們有可能成為強(qiáng)國(guó)。因此要支持、鼓勵(lì)創(chuàng)新。
所以，依托自己的大市場(chǎng)，我們完全可能催生自己的世界級(jí)的知名風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)。同時(shí)，我們也完全可以通過(guò)對(duì)全國(guó)風(fēng)況和環(huán)境參數(shù)的觀測(cè)及統(tǒng)計(jì)分析，建立起適合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為我國(guó)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)出一條主流的發(fā)展道路，并形成自有的技術(shù)門(mén)檻，變身技術(shù)強(qiáng)國(guó)，從而掌握世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的潮流和話(huà)語(yǔ)權(quán)。
3L系列三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī) 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 3L系列羅茨鼓風(fēng)機(jī)是我公司吸收了日本、德國(guó)等國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在L系列風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種新型的高效節(jié)能、低噪音的產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用CAD軟件設(shè)計(jì)和先進(jìn)的數(shù)控加工工藝，確保風(fēng)機(jī)的優(yōu)良性能，產(chǎn)品廣泛地用于污水處理、冶金、電力、化工、石油、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)通風(fēng)機(jī)、食品輕工等部門(mén)的氣力輸送。 性能范圍 升壓：9.8-68.6KPa 流量：0.95-274m3/min 輸送介質(zhì) 空氣、中性氣體 轉(zhuǎn)動(dòng)方式    直連、皮帶傳動(dòng) 產(chǎn)品特點(diǎn)    ·葉輪采用了復(fù)合型線(xiàn)，增加了一道密封面，泄漏少、效率高。在相同機(jī)型、相同壓力條件下能耗下降5-8%。    ·采用了國(guó)際先進(jìn)的逆流冷卻技術(shù)，使氣流脈動(dòng)更加平緩、排氣溫度明顯地下降6-8℃，在高壓條件（﹥68.8KPa）時(shí)尤為明顯，排氣溫度下降10-30℃，同時(shí)噪聲降低6-10dB(A)。    ·軸承座部采用離心式甩油機(jī)構(gòu)，確保風(fēng)機(jī)終身不會(huì)漏油。    ·采用徑向與平面相結(jié)合的組合迷宮密封，使氣體泄漏更少。    ·葉輪經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的動(dòng)平衡試驗(yàn)，平衡精度高于6.3級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，達(dá)到5.6級(jí)以上，因而整機(jī)幾乎無(wú)振動(dòng)。    ·齒輪采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼低碳合金鋼，經(jīng)高頻淬火后磨齒，齒輪精度達(dá)5級(jí)。    ·整機(jī)設(shè)計(jì)緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與L系列風(fēng)機(jī)相比，維修更方便。 訂貨須知 1.訂貨時(shí)請(qǐng)注明風(fēng)機(jī)的型號(hào)、升壓和流量。 2.單機(jī)供應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)壹臺(tái)、電動(dòng)機(jī)壹臺(tái)。 3.成套供應(yīng)：風(fēng)機(jī)壹臺(tái)、電機(jī)壹臺(tái)、進(jìn)出口消聲器、空氣濾清器、、逆止閥、安全閥、溫度計(jì)、壓力表、排空閥、T型接頭、可曲橡膠接頭、電控柜。 4.用戶(hù)如有特殊要求請(qǐng)與我公司技術(shù)部門(mén)聯(lián)系，聯(lián)系電話(huà)0513-86728828   3L53W三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)性參數(shù)表                                  執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JB/T8941.1-1999 轉(zhuǎn)速 n r/min   理論流量 Qth r/min 傳動(dòng)方式 升壓 △      p MmH2O 進(jìn)口流量 Qac M3/min 軸功率 Ns Kw 配套電機(jī) 主機(jī)重量（不含電機(jī)） 型號(hào) 功率kw 重量kg 730 24.34 D 1000 20.8 4.42 Y160L-8 7.5 145 794 2000 19.3 8.84 Y180L-8 11 182 3000 18.1 13.3 Y200L-8 15 290 4000 17.1 17.7 Y225M-8 22 303 5000 16.1 22.1 Y250M-8 30 400 6000 15.2 26.5 Y250M-8 30 400 7000 14.3 30.9 Y280M-8 37 522 980 32.68 D 1000 29.2 5.93 Y160L-6 11 140 2000 27.7 11.87 Y180L-6 15 186 3000 26.5 17.8 Y200L2-6 22 260 4000 25.4 23.7 Y225M-6 30 302 5000 24.4 29.7 Y250M-6 37 400 6000 28.5 35.6 Y280M-6 45 533 7000 22.6 41.5 Y315S-6 55 590 1150 38.35 D 1000 34.8 6.96 Y160M-4 11 123 2000 33.3 13.9 Y180M-4 18.5 173 3000 32.1 20.9 Y200L-4 30 255 4000 31.1 27.9 Y225S-4 37 305 5000 30.1 34.8 Y225M-4 45 333 6000 29.2 41.8 Y250M-4 55 400 7000 28.3 48.7 Y280S-4 75 560 1250 41.68 C 1000 38.3 7.57 Y160L-4 15 144 2000 66.7 15.1 Y180M-4 18.5 173 3000 35.5 22.7 Y200L-4 30 255 4000 34.4 30.3 Y225S-4 37 305 5000 33.4 37.8 Y225M-4 45 333 B 6000 32.5 45.4 Y250M-4 55 400 7000 31.6 53.0 Y280S-4 75 560 1450 48.35 D 1000 44.8 8.78 Y160L-4 15 144   2000 43.3 17.6 Y180L-4 22 197 3000 42.1 26.3 Y200L-4 30 255 4000 41.1 35.1 Y225M-4 45 333 5000 40.1 43.9 Y250M-4 55 400 6000 39.2 52.7 Y280S-4 75 560 7000 38.3 61.4 Y280S-4 75 560  

轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是在頻率不變的不平衡激振力下產(chǎn)生的，而瞬態(tài)響應(yīng)的激振力頻率是時(shí)刻變化的。激振力的不同使得轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)有很大的差別。因?yàn)檗D(zhuǎn)子系統(tǒng)存在阻尼，阻尼的滯后作用使得振幅響應(yīng)滯后于不平衡激振力，激振力頻率變化得越快，響應(yīng)滯后得就越多[1]。

　　針對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)發(fā)展了兩種平衡轉(zhuǎn)子的方法——穩(wěn)態(tài)平衡法和瞬態(tài)動(dòng)平衡法。穩(wěn)態(tài)平衡法比較簡(jiǎn)單可行，但對(duì)柔性轉(zhuǎn)子平衡轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速附近，平衡時(shí)危險(xiǎn)性很大；而瞬態(tài)動(dòng)平衡則可以很大的加速度迅速跨過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，使振幅大幅度下降，減小平衡的危險(xiǎn)性，但瞬態(tài)動(dòng)平衡比穩(wěn)態(tài)平衡難度大[2]。國(guó)外 Gregory L.Reed 曾做過(guò)加速度大小對(duì)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)過(guò)程振幅的影響分析[3]，為了進(jìn)一步了解穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)振幅及臨界轉(zhuǎn)速的差別，進(jìn)而確定轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的平衡方法，分析加速度對(duì)轉(zhuǎn)子瞬態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。

1　 Jeffcott轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)比分析 　　 　　轉(zhuǎn)子的物理模型見(jiàn)圖1，具體尺寸參數(shù)：軸的直徑d=1.7cm，跨距52cm，盤(pán)的直徑D=12cm，厚5cm，質(zhì)量m=4.7kg，不平衡量me=1.41×10-5kg·m，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在盤(pán)A-A截面處的剛度系數(shù)為3.3×105N/m，阻尼Ce=20N·s/m。

　

　　通過(guò)matlab中的simulink動(dòng)態(tài)仿真模塊對(duì)上式方程組進(jìn)行數(shù)值求解，得到不同加速度下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振幅響應(yīng)[5]。令自轉(zhuǎn)角加速度й=0 ，則可得到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。因此先令初始自轉(zhuǎn)角加速度й=35rad/s2，計(jì)算得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，然后再令й=0 ，取不同的自轉(zhuǎn)角速度й，得出不同自轉(zhuǎn)角速度下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，將這些數(shù)據(jù)在同一個(gè)圖上表示出來(lái)，即能反映出 Jeffcott 轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的差別。

　　Jeffcott 轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的對(duì)比分析見(jiàn)圖2。分析圖2得出：隨著加速度a的增大，轉(zhuǎn)子的振幅下降，臨界轉(zhuǎn)速增加；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)振幅在臨界轉(zhuǎn)速附近要明顯高于瞬態(tài)響應(yīng)，但在轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的80%區(qū)域內(nèi)，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)是相同的，此時(shí)可采取穩(wěn)態(tài)平衡法，相反在高于臨界轉(zhuǎn)速80%的區(qū)域則應(yīng)采用瞬態(tài)動(dòng)平衡法；轉(zhuǎn)子在以角加速度為35rad/s2的加速過(guò)程中，最大振幅為1.165×10-4m ，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為 2631r/min，而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)最大振幅為1.8684×10-4m ，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為2531r/min。計(jì)算后知穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出了瞬態(tài)響應(yīng)的60%，瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)峰值的轉(zhuǎn)速比穩(wěn)態(tài)響應(yīng)滯后了100r/min。因此對(duì)于一個(gè)不平衡的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行于臨界轉(zhuǎn)速附近是非常危險(xiǎn)的。對(duì)于需要工作在高于臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，必須以很大的加速度迅速跨過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域，以防轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在臨界轉(zhuǎn)速附近因振幅過(guò)大而直接損壞，造成不必要的損失。

  2 單盤(pán)懸臂轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)比分析

　　轉(zhuǎn)子的物理模型見(jiàn)圖3，L1=0.24m,L2=0.96m,L3=0.05m；k1、k2分別為兩支撐的剛度，k1=1×106N/m，k2=1×108N/m；輪盤(pán)質(zhì)量m=20kg，直徑D=0.5m, 偏心矩e=9.6×10-4m ，盤(pán)的自轉(zhuǎn)角加速度a=50rad/s2；軸的直徑d=3cm。為便于用傳遞矩陣對(duì)其進(jìn)行研究，在軸上做出了6個(gè)截面。

　　利用傳遞矩陣法推導(dǎo)出單盤(pán)懸臂轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)微分方程為

　　

　　如同Jeffcott轉(zhuǎn)子一樣，設(shè)定角加速度a＝0rad/s2，取不同自轉(zhuǎn)角速度30rad/s、50rad/s、70rad/s、100rad/s、120rad/s等值，通過(guò)求解上式方程組得出不同轉(zhuǎn)速下懸臂轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；再取a＝50rad/s2，得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。然后在一張圖上畫(huà)出穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的計(jì)算結(jié)果，見(jiàn)圖4。

　　分析圖4看出：隨著加速度的增大，轉(zhuǎn)子振幅減小，臨界轉(zhuǎn)速增加；單盤(pán)懸臂轉(zhuǎn)子的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)峰值在臨界轉(zhuǎn)速附近要明顯高于瞬態(tài)響應(yīng)；出現(xiàn)峰值時(shí)的轉(zhuǎn)速，瞬態(tài)要滯后于穩(wěn)態(tài)，且加速度越大，滯后的越多；當(dāng)轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的70%時(shí)，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)是相同的。從圖中還可以看出，轉(zhuǎn)子在以角加速度為50rad/s2的加速過(guò)程中，振幅最大峰值為1.85×10-4m，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為1425r/min，而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值為3.2514×10-4m ，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為1299r/min，計(jì)算后知穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值要高出瞬態(tài)響應(yīng)的75.7%，瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)峰值的轉(zhuǎn)速滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)126r/min。

3 雙盤(pán)轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)比分析

　　雙盤(pán)轉(zhuǎn)子的物理模型見(jiàn)圖5，兩盤(pán)的質(zhì)量分別為m1=5kg，m2=10kg，兩盤(pán)的直徑分別為D1=0.2m，D2=0.4m，兩盤(pán)的偏心距分別為e1=e2=2×10-5m，兩盤(pán)處的阻尼分別為Ce1=100N·s/m、Ce2=100N.s/m，彈性支承的剛度分別為k1=k2=5.63×105N/m；各軸段的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1=0.2m，L2=0.5m，L3=0.7m，L4=0.1m；各軸段的直徑為D＝0.03m；加速度為30rad/s2。

　　利用傳遞矩陣法得到上面雙盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為

　　上式中的各系數(shù)如下(A為1～4截面的傳遞矩陣，C為5～8截面的傳遞矩陣，B=CA)：

　　　

　　雙盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程明顯要比單盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)復(fù)雜得多，從4個(gè)方程變成了8個(gè)。利用matlab中的simulink動(dòng)態(tài)仿真模塊對(duì)該方程組進(jìn)行求解，令角加速度й＝0，取自轉(zhuǎn)角速度分別為20rad/s、60rad/s、110rad/s、140rad/s、160rad/s等值，得出雙盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。然后再令й＝100rad/s2，求出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的加速瞬態(tài)響應(yīng)，最后將穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)的結(jié)果繪于同一張圖上，對(duì)它們進(jìn)行比較，見(jiàn)圖6和圖7。

　　分析圖6和圖7知：雙盤(pán)轉(zhuǎn)子隨著加速度的增大，兩盤(pán)振幅減小，臨界轉(zhuǎn)速上升；由圖上標(biāo)出的數(shù)值看出，在一階臨界轉(zhuǎn)速，1盤(pán)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的21％，2盤(pán)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的27％。1盤(pán)瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)161rad/s，2盤(pán)瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)151rad/s；在二階臨界轉(zhuǎn)速，1盤(pán)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的11.2％，2盤(pán)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的峰值高出瞬態(tài)響應(yīng)的7％，1盤(pán)瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)127rad/s，2盤(pán)瞬態(tài)響應(yīng)峰值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速要滯后穩(wěn)態(tài)響應(yīng)134rad/s。

4 　結(jié)論

　　通過(guò)上面對(duì)單雙盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的各種模型的大量數(shù)值仿真得出：隨著轉(zhuǎn)子加速度的增大，轉(zhuǎn)子振幅下降，臨界轉(zhuǎn)速上升；穩(wěn)態(tài)響應(yīng)峰值要大于瞬態(tài)響應(yīng)；瞬態(tài)響應(yīng)出現(xiàn)峰值的轉(zhuǎn)速要滯后于穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

　　上述得出的結(jié)論與理論相符。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，撓度要明顯加大，輪盤(pán)質(zhì)心的切線(xiàn)速度就會(huì)相應(yīng)得到提高，致使轉(zhuǎn)子的動(dòng)能提高很多。這部分動(dòng)能的增量是由外力矩做功獲得的。因?yàn)樾�轉(zhuǎn)的輪盤(pán)在撓度增加時(shí)，要受到哥氏慣性力的作用，由其形成的阻力矩需由外力矩來(lái)克服，所以，外力矩消耗的功是用于轉(zhuǎn)變成撓度增加所需要的動(dòng)能�？梢�(jiàn)系統(tǒng)能量的增加是一種能量的積累過(guò)程，轉(zhuǎn)子增速的快慢，將直接影響能量積累的時(shí)間，從而影響撓度的增加以及對(duì)應(yīng)于撓度峰值的轉(zhuǎn)速。如果提高轉(zhuǎn)子增速的速率，使越過(guò)臨界狀態(tài)的時(shí)間相應(yīng)縮短，那么，臨界轉(zhuǎn)速的撓度就會(huì)變小，其峰值也會(huì)滯后出現(xiàn)。而穩(wěn)態(tài)響應(yīng)則相當(dāng)于加速無(wú)窮緩慢，使能量積累時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)，因而能量積聚的越多，振幅越大。

參 考 文 獻(xiàn)

［１］  顧家柳，等.轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)[M].國(guó)防工業(yè)出版社，1985.12.

［２］  鐘一愕,何衍宗,王正,等.轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社，1987.11.

［３］  Gregory L.Reed Theoretical And Experimental Investigation Of The Response Of A Rotor Accelerating Through Critical Speed NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL 1995.

［４］  和興鎖.理論力學(xué)[M]. 科學(xué)出版社 ,2005.6.

［５］  陳桂明，張明照，戚紅雨，等.應(yīng)用Matlab建模與仿真[M]. 科學(xué)出版社，2001.

   
　日前在京與全球著名半導(dǎo)體供應(yīng)商英飛凌簽署核心技術(shù)變流器模塊技術(shù)引進(jìn)協(xié)議，該協(xié)議沒(méi)有授權(quán)期限及生產(chǎn)配額的限制。業(yè)內(nèi)分析人士認(rèn)為，此舉釋放出金風(fēng)科技在未來(lái)企業(yè)發(fā)展中的三大信號(hào)。

　　首先，變流器模塊技術(shù)是影響直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越和成本效益的核心系統(tǒng)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)。金風(fēng)科技董事長(zhǎng)武鋼說(shuō)，近年來(lái)，電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的發(fā)展提出更高的要求，金風(fēng)科技引起核心技術(shù)旨在致力于“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電的發(fā)展方向。

　　其次，金風(fēng)科技從2007年開(kāi)始在英飛凌支持下自主研制變流器，此次簽署技術(shù)協(xié)議后，金風(fēng)科技從英飛凌獲得“兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器模塊”的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)權(quán)，其生產(chǎn)模塊將應(yīng)用到1 .5 MW和2.5MW風(fēng)電機(jī)組中，并逐漸向3.0MW直驅(qū)機(jī)組擴(kuò)展。這表明，隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組大功率化趨勢(shì)的加劇，金風(fēng)科技開(kāi)始加強(qiáng)對(duì)大功率直驅(qū)風(fēng)機(jī)核心技術(shù)的掌控能力。

　　其三，據(jù)介紹，全功率變流器在風(fēng)電機(jī)組核心技術(shù)部件總成本中占15%。金風(fēng)科技引進(jìn)英飛凌變流器模塊技術(shù)并批量自產(chǎn)后，無(wú)疑將降低企業(yè)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。武鋼表示，“這項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)及自產(chǎn)在帶來(lái)顯著成本效益的同時(shí)，還將有效確保變流器核心模塊的即時(shí)供應(yīng)，增強(qiáng)企業(yè)服務(wù)客戶(hù)的能力。更重要的是，我們還能從中學(xué)習(xí)到以英飛凌為代表的先進(jìn)德國(guó)生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高公司整體生產(chǎn)管控水平大有裨益。”

礦用對(duì)旋軸流主透風(fēng)機(jī)的變頻改造

摘 要：本文先容了礦用主透風(fēng)機(jī)變頻改造的必要性和其改造后的節(jié)能效果，并結(jié)合具體應(yīng)用闡述了高壓變頻器的主要技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用效果。          關(guān)鍵詞：礦用對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī) 高壓變頻器 調(diào)速節(jié)能          一、礦井和礦用對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)概述          　　星村煤礦位于山東省曲阜市境內(nèi)，生產(chǎn)系統(tǒng)按照120萬(wàn)噸/年裝備，為全隱蔽型井田。井田內(nèi)主要有第四系、侏羅系和石炭二疊系含煤地層，煤層埋躲較深，采用立井開(kāi)拓方式。礦井透風(fēng)方式采用中心并列式。副井進(jìn)風(fēng)，主井回風(fēng)。兩臺(tái)對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)，一用一備。          　　將一個(gè)葉輪裝在另一個(gè)葉輪的后面，而葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反，稱(chēng)為對(duì)旋型軸流透風(fēng)機(jī)，或者對(duì)置式軸流風(fēng)機(jī)。煤礦所使用的對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)因其主要由該透風(fēng)機(jī)采用兩級(jí)葉輪對(duì)旋式結(jié)構(gòu)，兩級(jí)葉輪分別由容量及相同型號(hào)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從進(jìn)風(fēng)口看，第一級(jí)葉輪順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)，第二級(jí)葉輪則按逆時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)。當(dāng)空氣流進(jìn)第一級(jí)葉輪獲得能量后并經(jīng)第二級(jí)葉輪排出，第二級(jí)葉輪兼?zhèn)淦胀ㄝS流風(fēng)機(jī)中靜葉的功能，在獲得正直圓周方向速度風(fēng)量的同時(shí)，增加氣流的能量，從而達(dá)到了高效率，高風(fēng)壓。          　　我礦主透風(fēng)機(jī)為湘潭平安電氣生產(chǎn)的BD-II系列彎掠組合正交型隔爆對(duì)旋軸流式主透風(fēng)機(jī)。型號(hào)為BD-II-8-NO.27。一用一備，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置兩臺(tái)450kW、10kV防爆型鼠籠電機(jī)。電機(jī)采用了南陽(yáng)防爆團(tuán)體的風(fēng)機(jī)用高壓隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)型號(hào)為YBF630M-8。電機(jī)電壓為10kV，轉(zhuǎn)速為744轉(zhuǎn)/分，額定電流33.9A.。通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片角度和風(fēng)道擋板來(lái)完成風(fēng)量的調(diào)節(jié)。          二、礦用對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)變頻改造的必要性          　　礦用對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)（俗稱(chēng)“主透風(fēng)機(jī)”）是煤礦的“呼吸系統(tǒng)”的中樞，須24小時(shí)不中斷運(yùn)行。由于煤礦企業(yè)受復(fù)雜的生產(chǎn)條件和環(huán)境影響，在設(shè)備選型上煤礦根據(jù)反風(fēng)及開(kāi)采后期運(yùn)行工況所設(shè)計(jì)的透風(fēng)機(jī)及拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的功率，遠(yuǎn)大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運(yùn)行功率，造成了大馬拉小車(chē)的普遍現(xiàn)象，耗能相當(dāng)嚴(yán)重。如何降低企業(yè)的生產(chǎn)本錢(qián)，進(jìn)步勞動(dòng)生產(chǎn)效率是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要解決的主要題目。          　　從透風(fēng)機(jī)選型的過(guò)程和煤炭生產(chǎn)的實(shí)際情況，對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)在恒速運(yùn)行中存在以下題目：          　　1.電能的嚴(yán)重浪費(fèi)          　　主扇風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上余量大，主扇風(fēng)機(jī)一直處在較輕負(fù)載下運(yùn)行。由于采用檔板調(diào)節(jié)，因此造成能源浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)本錢(qián)。          　　2.啟動(dòng)困難，機(jī)械損傷嚴(yán)重          　　主扇風(fēng)機(jī)采用直接啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)電流大，對(duì)電動(dòng)機(jī)的盡緣有著較大的威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。而高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力，嚴(yán)重影響到電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)及其它機(jī)械的使用壽命。          　　3.自動(dòng)化程度低          　　主扇風(fēng)機(jī)依靠人工調(diào)節(jié)檔板，更不具備風(fēng)量的自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度低。在故障狀態(tài)下，如風(fēng)騷短路，將對(duì)礦井正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。          　　高壓變頻器作為一種新型的電力變換裝置,負(fù)壓風(fēng)機(jī)廠，已經(jīng)成熟地應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)，不但啟動(dòng)輕易，節(jié)能效果明顯，而且對(duì)電機(jī)的保護(hù)功能齊全。因此，為保證礦井生產(chǎn)的安全，降低生產(chǎn)本錢(qián)，進(jìn)步自動(dòng)化程度，對(duì)旋軸流透風(fēng)機(jī)的變頻改造就成為事在必行的工作。          三、高壓變頻器的技術(shù)特點(diǎn)          　　為克服以上存在的題目，我們決定對(duì)主透風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。根據(jù)論證分析和現(xiàn)在高壓變頻的技術(shù)現(xiàn)狀，我們采用了利德華福公司的HARSVERT-A 10/070功率單元串聯(lián)多電平高壓變頻器。利用一臺(tái)變頻器直接拖動(dòng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)的兩臺(tái)電機(jī)的改造方案。          　　HARSVERT-A系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，直接10kV輸進(jìn)，直接10kV高壓輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。它采用了新型IGBT功率器件，全數(shù)字化微機(jī)控制。具有可靠性高、易操縱、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。          　　1.功率模塊結(jié)構(gòu)：功率單元結(jié)構(gòu)原理是由不可控二極管整流的三相全控橋、低壓盡緣柵雙極型晶閘管（IGBT）逆變橋、電容器組等元件組成的控制回路，為基本的交-直-交單相逆變電路，通過(guò)對(duì)IGBT逆變橋進(jìn)行正弦脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制，可得到功率單元輸出的PWM波形。每個(gè)功率單元結(jié)構(gòu)一致，可以任意互換，而且當(dāng)某個(gè)功率單元出現(xiàn)故障時(shí)，封閉該功率單元IGBT的觸發(fā)信號(hào)，然后讓旁路SCR導(dǎo)通，將這個(gè)功率單元隔離出往，而不影響其他功率單元的運(yùn)行。          　　2.輸進(jìn)側(cè)結(jié)構(gòu)：輸進(jìn)側(cè)由移相變壓器給每個(gè)功率模塊供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組，根據(jù)電壓等級(jí)和功率模塊串聯(lián)級(jí)數(shù)，為48脈沖構(gòu)成多級(jí)相疊加的整流方式，可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形（網(wǎng)側(cè)電壓電流諧波指標(biāo)滿(mǎn)足IEEE519-1992和GB/T14549-93的要求）。使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近于1，無(wú)需任何功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置。          　　3.輸出側(cè)結(jié)構(gòu)：輸出側(cè)由每個(gè)功率模塊的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電，通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組，可得到門(mén)路正弦PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，對(duì)電纜和電機(jī)的盡緣無(wú)損壞，無(wú)須輸出濾波器，就可以延長(zhǎng)輸出電纜長(zhǎng)度，可直接用于普通電機(jī)。同時(shí)，電機(jī)的諧波損耗大大減少，消除負(fù)載機(jī)械軸承和葉片的振動(dòng)。          　　4.控制器：控制器由DSP芯片、嵌進(jìn)式人機(jī)界面和PLC共同構(gòu)成。DSP芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。嵌進(jìn)式人機(jī)界面提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操縱界面，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制，輸進(jìn)輸出波形采集。內(nèi)置PLC則用于柜體內(nèi)開(kāi)關(guān)信號(hào)的邏輯處理，可以和用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)靈活接口，滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊需要。          　　控制器與功率單元之間采用光纖通訊技術(shù)，低壓部分和高壓部分完全可靠隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性，同時(shí)具有很好的抗電磁干擾性能，可靠性大大進(jìn)步。另外，交流220V控制電源掉電時(shí)，控制器可由配備的UPS繼續(xù)供電，變頻器可以保持運(yùn)行。          四、改造后的主要應(yīng)用效果          　　1.變頻起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何沖擊。由于變頻器改造后風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變頻軟起動(dòng)，避免了起動(dòng)電流的沖擊，減少了對(duì)電網(wǎng)電壓的任何沖擊，而且還可以隨時(shí)起動(dòng)或停止，這體現(xiàn)了高壓變頻器作為軟起動(dòng)器的作用。          　　2.按需調(diào)節(jié)風(fēng)量，避免浪費(fèi)。變頻改造后，風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量不再需要由風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)，而是通過(guò)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍可以從0%?100%;因而可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨意調(diào)節(jié)風(fēng)量。          　　3.變頻器運(yùn)行中，假如需要機(jī)組切換，直接點(diǎn)擊人機(jī)界面中的“啟動(dòng)1#”或者“啟動(dòng)2#”進(jìn)行切換。          　　4.變頻器運(yùn)行過(guò)程中，可以一鍵反風(fēng)功能，減少了操縱員工的工作，縮短了工作時(shí)間，進(jìn)步了工作效率。          　　5.變頻節(jié)能運(yùn)行，節(jié)約了大量能源。由于變頻改造后不再使風(fēng)機(jī)一直處于滿(mǎn)負(fù)荷工作狀態(tài)，節(jié)能率高達(dá)30%以上。          　　6.需要留意的是煤礦對(duì)旋風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速后，一般情況下要求兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行頻率盡量一致，從而保證電機(jī)轉(zhuǎn)速一致。避免一臺(tái)轉(zhuǎn)速高，一臺(tái)轉(zhuǎn)速低，形成風(fēng)阻，影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。          五、運(yùn)行效果          　　變頻器于2008 年5月30 日安裝完成,6月3日投進(jìn)運(yùn)行。變頻器顯示采用中文圖形人機(jī)界面，觸摸屏操縱，生動(dòng)直觀，并且配備有上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，變頻器的運(yùn)行狀態(tài)一目了然，各種運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警信息可在觸摸屏和上位機(jī)上查詢(xún)，便于操縱職員及時(shí)了解變頻器的運(yùn)行情況。變頻器操縱簡(jiǎn)單，兩級(jí)風(fēng)機(jī)可以同時(shí)起動(dòng)，可在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)至高速，達(dá)到所需風(fēng)量�？s短的起動(dòng)時(shí)間確保了生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)了一鍵反風(fēng)，反風(fēng)操縱比以前簡(jiǎn)單可靠，完全可滿(mǎn)足10 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)反風(fēng)的要求。變頻器投進(jìn)運(yùn)行以來(lái)一直運(yùn)行穩(wěn)定，輸出頻率、電壓和電流符合要求，滿(mǎn)載時(shí)網(wǎng)側(cè)電流諧波總?cè)萘啃∮?%，風(fēng)機(jī)以低于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，不僅節(jié)約了能源，減少了維護(hù)用度，還降低了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行噪聲，經(jīng)濟(jì)效益良好。          　　由此可見(jiàn)，礦用透風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，不但實(shí)現(xiàn)了軟起停，節(jié)約了電能，而且可根據(jù)巷道的風(fēng)量需求方便的進(jìn)行調(diào)速，應(yīng)用效果是十分理想的。變頻運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)效率為80%，其節(jié)電率在30%以上，節(jié)能效果十分明顯。

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