目前正在進(jìn)行的海上風(fēng)電招投標(biāo)將為我國(guó)未來(lái)海上風(fēng)電發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。到底什么類型的風(fēng)機(jī)適合海上風(fēng)力發(fā)電，成為業(yè)內(nèi)專家討論的熱門(mén)，而各家企業(yè)也有自己不同的答案。

        據(jù)悉，目前，國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)種類大概可分為三類：直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)、半直驅(qū)風(fēng)機(jī)。其中直驅(qū)風(fēng)機(jī)代表企業(yè)為金風(fēng)科技，雙饋風(fēng)機(jī)代表企業(yè)為華銳風(fēng)電，半直驅(qū)風(fēng)機(jī)很多企業(yè)均有涉及，但還沒(méi)有成為市場(chǎng)主流。專家表示：“和陸上風(fēng)電一樣，海上風(fēng)電仍將上演直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)對(duì)決。

        據(jù)金風(fēng)科技技術(shù)職員先容：“直驅(qū)風(fēng)機(jī)、雙饋風(fēng)機(jī)、半直驅(qū)風(fēng)機(jī)最大區(qū)別就是有無(wú)齒輪箱。齒輪箱是目前在兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中屬易過(guò)載和過(guò)早損壞率較高的部件，因此齒輪箱的存在也成為制約風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)展的因素之一�！�

        從上個(gè)世紀(jì)末開(kāi)始，以德國(guó)Ｅｎｅｒｃｏｎ公司為首的風(fēng)電機(jī)組制造商推出了一系列無(wú)齒輪箱直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)葉輪直接驅(qū)動(dòng)多級(jí)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)電，免往齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。發(fā)電機(jī)采用高磁能積的永磁材料作為磁極，省往了勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的損耗。這就是目前直驅(qū)的機(jī)型。而雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是通過(guò)葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通過(guò)主軸傳動(dòng)鏈，經(jīng)過(guò)齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后，通過(guò)勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并進(jìn)電網(wǎng)。

        據(jù)悉，雙饋式發(fā)電機(jī)必須配備一個(gè)齒輪箱，與其它產(chǎn)業(yè)齒輪箱相比，由于風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米高的狹小機(jī)艙內(nèi)，其本身的體積和重量對(duì)機(jī)艙、塔架、基礎(chǔ)、機(jī)組風(fēng)載等都有重要影響。由于是機(jī)械部件，齒輪箱也是損壞率最高的部件，導(dǎo)致雙饋機(jī)型系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和壽命大打折扣，運(yùn)營(yíng)維護(hù)本錢(qián)升高。目前，陸上風(fēng)機(jī)每年需進(jìn)行１２次三類保養(yǎng)及巡檢，兩次二類保養(yǎng)，一次一類維護(hù)。維護(hù)職員需要爬上塔筒，進(jìn)進(jìn)機(jī)艙進(jìn)行操縱。將這項(xiàng)維護(hù)工作從陸地移到海上，其難度可想而知，后續(xù)維護(hù)本錢(qián)開(kāi)支更大。假如不維護(hù)，根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，題目將會(huì)在風(fēng)機(jī)運(yùn)行３－５年后集中爆發(fā)。比如雙饋電機(jī)中滑環(huán)和電刷之間輕易產(chǎn)生碳粉，假如不清理，將會(huì)引起電機(jī)盡緣或短路。而直驅(qū)電機(jī)由于舍棄了齒輪箱，減少了機(jī)械磨損和能量損失，有效避免了這一題目。

 ,鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī);       金風(fēng)科技董事長(zhǎng)武鋼向記者表示：“假如海上風(fēng)電設(shè)備出現(xiàn)題目，企業(yè)需要大噸位的拖船將每臺(tái)５０－６０噸的風(fēng)機(jī)拆卸后運(yùn)回陸地進(jìn)行維修，然后再運(yùn)回海上進(jìn)行安裝，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還需要不菲的維修本錢(qián)。一套流程下來(lái)，電場(chǎng)投資企業(yè)的利潤(rùn)將損失殆盡�！�

        正是技術(shù)路線的不同，導(dǎo)致市場(chǎng)更為看好金風(fēng)科技在海上風(fēng)電領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率。固然我國(guó)首座大型海上風(fēng)電場(chǎng)上海東海大橋１００兆瓦海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)均采用雙饋機(jī)型，但這并不代表雙饋機(jī)型對(duì)直趨機(jī)型有相對(duì)上風(fēng)。業(yè)內(nèi)專家表示：“從歐洲來(lái)看，技術(shù)更替趨勢(shì)卻很明顯,水簾生產(chǎn)廠家。比如全球風(fēng)電巨頭ＧＥ公司本來(lái)?yè)碛校常�６兆瓦雙饋風(fēng)機(jī)技術(shù)，但目前已經(jīng)逐漸放棄該產(chǎn)品，轉(zhuǎn)而推出更適合海上風(fēng)電場(chǎng)的永磁直驅(qū)電機(jī)產(chǎn)品。”

        華銳風(fēng)電一維護(hù)職員告訴記者，固然理論上說(shuō)，直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)具有較多雙饋風(fēng)機(jī)無(wú)法具備的特點(diǎn)，但其技術(shù)還還是非常成熟。因此目前因技術(shù)成熟而占主流的雙饋風(fēng)電機(jī)在海上風(fēng)電行業(yè)還具有一定上風(fēng)，未來(lái)到底何種技術(shù)主導(dǎo)海上風(fēng)電市場(chǎng)，“鹿死誰(shuí)手”仍未可知。

        值得一提的是，永磁直驅(qū)技術(shù)是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

一、引言

　　2008年7月，西鋼團(tuán)體對(duì)120T轉(zhuǎn)爐二期工程高壓變頻器項(xiàng)目進(jìn)行了公然招標(biāo)，廣州智光電氣股份有限公司的ZINVERT變頻器中標(biāo)。120T轉(zhuǎn)爐二期工程中，包括一次除塵、二次除塵和連鑄二冷及噴淋泵共四套高壓變頻裝置和三套手動(dòng)旁路柜，本文具體介紹ZINVERT在除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用效果。

二、電動(dòng)機(jī)參數(shù)

　　2.1一次除塵電動(dòng)機(jī)

　　型號(hào)：YBPT630-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：1250KW 防護(hù)等級(jí)：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：1486rpm 功率因數(shù)：0.87

　　額定電流：125.8A

　　負(fù)載類型：風(fēng)機(jī) 2臺(tái)

　　2.2二次除塵電動(dòng)機(jī)

　　型號(hào)：YKK500-6 工作電壓：6KV

　　額定功率：630KW 防護(hù)等級(jí)：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：993rpm 功率因數(shù)：0.84

　　額定電流：76.37A

　　負(fù)載類型：風(fēng)機(jī) 1臺(tái)

　　2.3連鑄二冷及噴淋泵電動(dòng)機(jī)

　　型號(hào)：Y400-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：355KW 防護(hù)等級(jí)：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：2977rpm 功率因數(shù)：0.899

　　額定電流：32.2A

三、變頻設(shè)備

　　3.1高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品原理

　　ZINVERT系列只能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用功率單元串聯(lián)技術(shù)，直接輸出3KV、6KV、10KV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。采用功率單元串聯(lián)解決了器件耐壓題目，同時(shí)同相各級(jí)功率單元輸出SPWM信號(hào)通過(guò)移相后進(jìn)行疊加，進(jìn)步輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt;通過(guò)電流多重化技術(shù)降低輸進(jìn)側(cè)諧波，減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA為核心，配合數(shù)據(jù)采集、單元控制和光纖通訊回路以及內(nèi)置的PLC構(gòu)成系統(tǒng)控制部分。

　　ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成。

　　采用功率單元堆波技術(shù)，將多個(gè)功率單元的輸出電壓串聯(lián)疊加直接形成高壓，見(jiàn)圖6。由于各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經(jīng)過(guò)移相處理，所以疊加后的輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。

四、一次接線及二次保護(hù)

　　當(dāng)K1、K2分，K3合時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在工頻狀態(tài)，斷路器保護(hù)配置為電動(dòng)機(jī)保護(hù)，ZINVERT系統(tǒng)的控制系統(tǒng)配置過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、失速、過(guò)負(fù)荷等保護(hù)。

　　當(dāng)K1、K2合，K3分時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在變頻狀態(tài)，由于變頻輸進(jìn)側(cè)為整流移相變壓器，因此斷路器保護(hù)配置為變壓器保護(hù)，ZINVERT系統(tǒng)的變壓器配置溫控保護(hù)，配置缺相、過(guò)壓、過(guò)流、速斷、過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

五、ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

　　1、功率因數(shù)高、諧波污染小、體積小、效率高

　　2、抗電壓波動(dòng)能力更強(qiáng)，掉電自動(dòng)恢復(fù)功能

　　3、專有核心“STT”技術(shù)，旋轉(zhuǎn)負(fù)載直接啟動(dòng)

　　4、主回路專利技術(shù)與三重保護(hù)功能的高壓輸出突發(fā)短路“SCP”防護(hù)技術(shù)

　　5、答應(yīng)掉電時(shí)間最長(zhǎng)（60秒）的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，掉電恢復(fù)后無(wú)沖擊啟動(dòng)

　　6、多回路供電技術(shù)，無(wú)電源敏感性

　　7、高可靠性EMC設(shè)計(jì)，超級(jí)看門(mén)狗技術(shù)保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性

　　8、采用預(yù)充電電路，保護(hù)器件、工變頻進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)無(wú)需變化

　　9、系統(tǒng)無(wú)高壓可調(diào)式控制功能，具有單元直流電壓與電容老化檢測(cè)功能

　　10、加、減速自適應(yīng)功能使ZINVERT成為相同容量配置的加減速最快的國(guó)產(chǎn)高壓變頻器

　　11、完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)

　　12、完整的保護(hù)配置功能與專業(yè)微機(jī)保護(hù)技術(shù)

　　13、獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，散熱效果好，設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)

六、高壓變頻器的應(yīng)用與分析

　　多年多例證實(shí)，風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速遠(yuǎn)比工頻運(yùn)行風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。

　　1、 全年長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，除往檢驗(yàn)、停產(chǎn)設(shè)備停機(jī)，進(jìn)步設(shè)備作業(yè)率。

　　2、 變頻用具有完善的多項(xiàng)保護(hù)功能，確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3、 根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉三個(gè)周期中煙塵量的大小通過(guò)變頻調(diào)速，環(huán)保節(jié)能。

　　4、 減少機(jī)械設(shè)備維護(hù)

　　5、 節(jié)能效果

　　比照工頻調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，年運(yùn)行時(shí)間為8400小時(shí)，四檔調(diào)速分別人額定轉(zhuǎn)速的100%、85%、60%、30%，運(yùn)行時(shí)間比例為25%、25%、15%、35%.已知風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ??-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ??-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ??-⑶

　　一次除塵風(fēng)機(jī)功率1250KW，額定轉(zhuǎn)速rpm，功率因數(shù)0.87，風(fēng)機(jī)有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%時(shí)P100%=1087.5KW

　　85%時(shí) P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%時(shí) P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%時(shí) P30=1087.5＊0.027=29.3625

　　功率均勻值P=1087.5＊25%+667.725＊25%+234.9＊15%+29.3625＊35%=484.32KW

　　節(jié)電比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 電費(fèi)單價(jià)0.52元/度

　　全年節(jié)點(diǎn)用度為1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除塵風(fēng)機(jī)功率630KW，額定轉(zhuǎn)速rpm，功率因數(shù)，相同的算法可得全年節(jié)電用度1281983元。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)全年節(jié)約電費(fèi)2634460+1281983=3916443元，即全年僅電費(fèi)一項(xiàng)可節(jié)約390萬(wàn)元。

七、結(jié)束語(yǔ)

　　ZINVERT在西鋼一煉鋼廠120噸轉(zhuǎn)爐二期工程除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用是成功的，節(jié)能效果明顯，同時(shí)節(jié)省大量的人力物力，減輕了維修職員的勞動(dòng)強(qiáng)度，社會(huì)效益明顯，高壓變頻器必將在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用與推廣。