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風機選型與安裝

進口水簾_安邦信高壓變頻器在電廠送風機上的應用機械百科穆格為


安邦信高壓變頻器在電廠送風機上的應用
    

　　1引言

　　隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動技術(shù)正經(jīng)歷著比較大的革新。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域大量使用的高壓感應異步電動機，已經(jīng)由傳統(tǒng)的改變其它機械環(huán)節(jié)的控制方法，改造為直接改變供給的交流電源的頻率和幅值的變壓變頻控制方法，進行速度調(diào)節(jié)和位移控制，從而可以提高生產(chǎn)工藝，降低能源消耗。非凡是在當今面臨能源危機的條件下，節(jié)能降耗不僅有近期的直接經(jīng)濟效益，更有長遠的社會效益。采用新型高壓大功率電力電子器件構(gòu)造的直接“高-高”式變頻器，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的特點，有很好的調(diào)速和起動與制動性能。由于采用不控整流和全控器件進行開關(guān)調(diào)制，具有輸入側(cè)高功率因數(shù)、整裝置優(yōu)良的控制性能和高的運行效率。非凡是通過改變送給電動機的電流的頻率，在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行高效率的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可以取得很好的節(jié)電效果，在風機和水泵的節(jié)能改造上已經(jīng)得到廣泛證實。

　　2高壓變頻器的系統(tǒng)組成和原理

　　AMB-HVI高壓變頻器具有運行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、輸出正弦波形好、輸入功率因數(shù)高、效率高等特點，對電網(wǎng)諧波污染小，總體諧波畸變THD小于4，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，功率因數(shù)高，不必采用功率因數(shù)補償裝置，輸出波形好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機。

　　2.1功率單元AMB-HVI系列高壓變頻器6KV系列每相由六個的功率單元串聯(lián)而成，10KV系列每相由九個的功率單元串聯(lián)而成，各功率單元具有完全相同的結(jié)構(gòu)。每個功率單元為三相輸入，單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變器結(jié)構(gòu)，同時還包括驅(qū)動、保護、監(jiān)測、通訊等組件組成的控制電路，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過控制IGBT的工作狀態(tài)，輸出PWM電壓波形。每個功率單元額定輸出電壓為580V，串聯(lián)后輸出相電壓3480V，線電壓達到6kV或`10KV。AMB-HVI系列高壓變頻器輸出采用多電平PWM技術(shù)，同一相的功率單元輸出相同幅值和相位的基波電壓，但各載波之間互相錯開一定電角度，實現(xiàn)多電平PWM，使得輸出電壓非常接近正弦波。輸出電壓的每個電平臺階只有單元直流母線電壓大小，所以dv/dt很小，功率單元采用較低的開關(guān)頻率，以降低開關(guān)損耗，但輸出波形的等效開關(guān)頻率可以達到單元開關(guān)頻率的6倍，且輸出電平數(shù)增加，輸出相電壓為13電平，電平數(shù)和等效開關(guān)頻率的增加有利于改善輸出波形，降低輸出諧波，其輸出波形。

　　2.2IGBT驅(qū)動原理IGBT驅(qū)動原理在AMB-HVI變頻器的功率單元中，使用高性能、智能化的專用IGBT驅(qū)動模塊對主控系統(tǒng)輸出的PWM控制信號進行隔離、緩沖處理后，使弱電信號（TTL電平）能夠驅(qū)動高壓回路中的大功率IGBT器件，輸出我們需要的SPWM電壓。驅(qū)動模塊輔助功能還包括：對IGBT進行短路、過流、欠壓、過熱監(jiān)測和保護。當負載或功率單元一旦出現(xiàn)短路、過流、欠壓等方面故障，驅(qū)動模塊將故障信號上傳到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)的微處理器將根據(jù)故障類型進行辨別處理后，發(fā)出命令使驅(qū)動模塊停止工作，禁止該功率單元的輸出。與此同時主機中故障處理控制邏輯還會根據(jù)故障類型進行更進一步判定，以決定系統(tǒng)是否發(fā)生真正的故障，以便系統(tǒng)采取報警停機或繼續(xù)運行，以保護變頻器與配電系統(tǒng)的安全，不至于造成更大的故障和更大的經(jīng)濟損失。

　　2.3輸入變壓器AMB-HVI系列高壓變頻器的輸入側(cè)變壓器采用移相式變壓器，其電氣原理圖如圖4所示。變壓器原邊繞組為6kV，副邊共十八個繞組分為三相。每個繞組為延邊三角形接法，分別有±5o、±15o、±25o移相角度，每個繞組接一個功率單元，這種移相接法可以有效地消除35次以下的諧波。因此，采用移相變壓器進行隔離降壓，使得輸入側(cè)功率因數(shù)在0.96以上，不會對電網(wǎng)造成超過國家標準的諧波干擾。

3改造方案

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收錄時間:2011年01月02日 08:57:17 來源:北極星電力網(wǎng) 作者:


穆格為國際著名廠商風機偏航剎車系統(tǒng)提供疲憊耐久測試解決方案
    
穆格為國際著名廠商風機偏航剎車系統(tǒng)提供疲憊耐久測試解決方案
作者：穆格
先容

本案例客戶為國際著名風電設(shè)備制造商，擁有一個專門團隊服務于風能業(yè)務，從事很多風力發(fā)電方面的研究和測試，包括熱平衡、疲憊耐久、可靠性測試和技術(shù)開發(fā)。

作為世界領(lǐng)先的精確運動控制部件和系統(tǒng)設(shè)計制造者和集成商，穆格公司為航空、汽車、風能等各個行業(yè)度身定制各種結(jié)構(gòu)和性能測試解決方案。風機均勻功率已從2000年初的 800 KW 增大到往年的 1.5MW。而此趨勢還有繼續(xù)發(fā)展的勢頭，未來幾年內(nèi)大多數(shù)新風機的功率將會增大到 2 MW 以上。隨著風機均勻功率越來越大，風機原始制造商們也開始越來越多地使用較大尺寸的葉片和創(chuàng)新的材料，使風機的設(shè)計相應不斷更新。而不斷的變化致使結(jié)構(gòu)測試技術(shù)變得前所未有的重要，并驅(qū)使領(lǐng)先風機制造商們尋求穆格幫助他們滿足其測試的需求。穆格在航空測試方面經(jīng)驗豐富，并擁有多項技術(shù)創(chuàng)新，從而為穆格風機測試系統(tǒng)打下了堅實的基礎(chǔ)。

風力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)能夠在風速矢量的方向變化時快速平穩(wěn)對準風向，使風機獲得最大的風能。大中型風機一般都會采用偏航系統(tǒng)來調(diào)整風機輪轂并使其對準風向。精密的測風儀器將檢測信號傳輸給電腦化控制器，經(jīng)過分析后驅(qū)動偏航控制系統(tǒng)的電機和齒輪箱使風機盡可能的減少風能損失，進步了風機系統(tǒng)的工作效率。為了保證風力發(fā)電系統(tǒng)的安全，偏航控制系統(tǒng)不斷對風機進行主動式穩(wěn)定控制。當偏航電機轉(zhuǎn)動的時候，剎車系統(tǒng)在低壓狀態(tài)下工作，而當偏航電機停止轉(zhuǎn)動時，剎車系統(tǒng)切換至高壓狀態(tài)并鎖止剎車，將主機室固定在理想的位置上。而頻繁的作動對整個風機的剎車系統(tǒng)的耐久特性是一個嚴酷的挑戰(zhàn)。

只要風機偏航系統(tǒng)工作，剎車系統(tǒng)就不停地工作，剎車系同一旦失效，整個偏航控制系統(tǒng)也就失往了控制力，嚴重威脅到風機的安全。因而剎車系統(tǒng)的疲憊耐久力對確保風機正常安全工作至關(guān)重要。風能業(yè)務是該廠商全球“綠色創(chuàng)想”戰(zhàn)略的重要組成部分，因而驅(qū)使其尋求最公道有效的解決方案，對風機運動控制的關(guān)鍵部分――偏航剎車系統(tǒng)進行疲憊耐久性能測試。

技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著風機葉片尺寸的增大，相應地，風機輪轂，偏航控制系統(tǒng)，包括剎車系統(tǒng)的尺寸也隨之增大。“完成這個測試首先面臨來自空間的挑戰(zhàn)，” 廠商代表說，“一個葉片直徑60米的風機，它的剎車系統(tǒng)就相當于一個直徑二三十米的大鐵環(huán)，占地就是好幾百平米，質(zhì)量也很大，要在廠房里安裝相應尺寸的測試系統(tǒng)進行測試，對廠房通風降溫風機、設(shè)備要求都太高，本錢也是驚人的。”

這次的廠商對于廠房的承重要求也近乎嚴苛，限重500公斤每平方米以下，這為測試臺架的設(shè)計提出了兩面夾擊的巨大挑戰(zhàn)。“一方面，限重要求測試臺架質(zhì)量要輕，質(zhì)量輕就會輕易形變或斷裂，另一方面大型測試系統(tǒng)必然執(zhí)行巨大的動力輸出，這又要求測試臺架必須有很高的強度和剛度，不易變形或斷裂�！� 穆格公司太平洋測試與模擬市場業(yè)務開發(fā)經(jīng)理Tom Pierce說。

解決方案

作為運動控制領(lǐng)域的專家，穆格與廠商一起 創(chuàng)造性地“以直代曲”對整個測試方案進行了簡化，利用一根鋼條來代替大鐵環(huán)狀的剎車碟，用鋼條和卡鉗的直線相對位移來代替剎車碟和卡鉗之間的曲線相對位移。

穆格提供的整個測試系統(tǒng)包括測試臺架、反應固件、500 kN伺服作動器以及配備集成式控制油路的液壓動力裝置和數(shù)字伺服控制器。伺服作動器中包括油缸上桿式安裝的力傳感器和同軸式安裝的位移傳感器。伺服控制器可以根據(jù)傳感器的力反饋和位移反饋發(fā)出精確的作動控制指令，從而提供此次測試規(guī)格中要求的力和位移控制。

“油缸不停地推動模擬剎車碟與卡鉗的相對運動，而廠商的重點則落在易疲憊的卡鉗、剎車碟和制動墊上，觀察其在這一過程中的磨損情況。” Tom Pierce說。

“油缸的運動帶動模擬剎車碟的運動，以此來考驗整個剎車系統(tǒng)的耐久性能，位移和受力都可以精準控制，而且這套系統(tǒng)油缸的最大輸出力達到50噸，測試系統(tǒng)所提供的精準控制加上大的受力能力正是大型風機偏航系統(tǒng)所要求的�！睆S商代表說道。

簡化測試方案也給穆格帶來新的挑戰(zhàn)，那就是測試系統(tǒng)在往復運動中所產(chǎn)生的過多熱量，為此穆格在模擬剎車碟的鋼條內(nèi)設(shè)計了冷卻水再循環(huán)系統(tǒng)以耗散試驗過程中產(chǎn)生的摩擦熱。

作動器與剎車總成被置于一個鋼制臺架上。由于傳統(tǒng)的T型槽鐵底板測試臺架過于粗笨，無法滿足廠商對于工程設(shè)施地面低承重的嚴苛要求，于是穆格設(shè)計了創(chuàng)新的框架式加強鋼結(jié)構(gòu)來控制測試臺架的總質(zhì)量，并確保其強度和剛度。變鑄鐵板為框架式有效控制了總質(zhì)量，而使用I型梁構(gòu)架代替鑄鐵板則強化了臺架的強度（不易變形和斷裂）。此外，穆格的工程師通過 CAE 計算分析臺架各個部位的受力情況，在較大受力點上加上加強筋，增加臺架的剛度。

結(jié)果

穆格公司將其在汽車測試領(lǐng)域的經(jīng)驗成功用于這個極富挑戰(zhàn)的客戶應用中。在保證整個測試系統(tǒng)有效性和可靠性的條件下，穆格為廠商方面提供的創(chuàng)新解決方案大幅度減少測試本錢，并且整個測試臺架質(zhì)量輕、剛度好、強度高，完全滿足了其嚴苛要求。

“采用了這套測試系統(tǒng)，我們可以單純地測試一個偏航剎車系統(tǒng)配置的耐久性，也可以通過設(shè)定同樣的位移和受力情況來比較不同偏航剎車系統(tǒng)設(shè)計的耐久性�！� 廠商代表說。

下一步行動

新能源時代已經(jīng)到來。風能市場不僅是該廠商“綠色創(chuàng)想”的主要市場，也成為高性能運動控制專家穆格公司近年來的重要市場。

穆格是目前全球唯一可同時提供高性能電動及電液變槳控制系統(tǒng)、滑環(huán)系統(tǒng)、槳葉丈量與監(jiān)控系統(tǒng)以及完整測試系統(tǒng)的風能核心解決方案供給商。

“我們對此次的合作及我們所提供的解決方案感到自豪和驕傲，解決方案滿足了廠商方面偏航剎車系統(tǒng)嚴苛的耐久性能測試要求，并幫助他們實現(xiàn)了提供創(chuàng)新型替換能源解決方案的目標�！盩om Pierce說。穆格公司一直致力于不斷創(chuàng)新將最佳產(chǎn)品提供給要求最嚴格的客戶。

更多有關(guān)穆格測試及仿真解決方案，請瀏覽：.cn/chinese/products/test-systems/

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收錄時間:2011年01月29日 18:36:13 來源:穆格 作者:



燒結(jié)廠同步主引風機的調(diào)速控制
    
燒結(jié)廠同步主引風機的調(diào)速控制
作者：羅偉俊 鄧廣
主引風機是燒結(jié)生產(chǎn)的主要設(shè)備之一。其風壓、風量的變化，對燒結(jié)生產(chǎn)的影響很大，另外，其電耗一般占整個生產(chǎn)線的1/3左右。因此，公道地控制主引風機的運行狀態(tài)，對燒結(jié)生產(chǎn)的公道控制以及大量降低生產(chǎn)電耗有重要意義。

1燒結(jié)主風機應用變頻調(diào)速的重要性

我國鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)廠都廣泛存在著生產(chǎn)原料及工況變化的情況，為適應生產(chǎn)，目前只有改變主引風機的風門開度來滿足燒結(jié)生產(chǎn)過程的需要，這在過往幾乎成了一種同一的模式，存在著很多弊端。其一，這根本無法隨時動態(tài)跟蹤工藝進行風量調(diào)節(jié)以滿足最佳工藝的要求；其二，據(jù)我們考察寶鋼、首鋼等燒結(jié)廠的主引風機，一般風門開度都在40％～60％之間，電能的損失和浪費很大：其三，風機起動困難，起動過程故障率高，對電網(wǎng)影響大等。為克服這些弊端，我們想到應用變頻調(diào)速技術(shù)。

根據(jù)我們廠的生產(chǎn)經(jīng)驗，燒結(jié)生產(chǎn)過程中，對風量的要求，有一個動態(tài)平衡的過程，各項技術(shù)經(jīng)濟指標越先進，對平衡的要求就越高。因此，我們萌發(fā)了主引風機變頻調(diào)速改造的設(shè)想，利用良好的現(xiàn)代化跟蹤手段，實現(xiàn)配料大小循環(huán)，三機聯(lián)調(diào)，把點火溫度及主燒結(jié)負壓，一同進進大閉環(huán)控制。這些設(shè)想的實現(xiàn)，最重要而且最困難的就是主引風機的調(diào)速題目，隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，用高壓變頻器來實現(xiàn)上述連續(xù)、精確的調(diào)控，條件已經(jīng)成熟。

實現(xiàn)主引風機變頻控制，就能公道地、隨時、動態(tài)地調(diào)節(jié)風的負壓和流量，使風量和風壓相對恒定，為均質(zhì)燒結(jié)生產(chǎn)提供了有利條什。反之，沒有良好的調(diào)節(jié)方法、燒結(jié)氣流靠人工進行調(diào)節(jié)，根本無法公道應用，這樣就有可能出現(xiàn)大量生料，成品率和工序能耗等指標都難以達到良好的指標。主引 風機采刷變頻調(diào)速后，原來風門控制的風量變成由轉(zhuǎn)速來控制，從輸出功率P與風機轉(zhuǎn)速關(guān)系p=KW3（其中K為風機常數(shù)，W為電動機旋轉(zhuǎn)角頻率）可知，風量須減少時轉(zhuǎn)速下降，P隨轉(zhuǎn)速立方倍下降，克服了以前調(diào)節(jié)風門功率損耗大的題目。另外電動機起動由原來全壓或降壓起動，變成變頻起動后，起動性能大大改善，大電動機起動困難、沖擊大、易損傷等題目便迎刃而解了。

2 燒結(jié)大風機應用變頻調(diào)速的可行性

目前，很多小功率的風機應用變頻調(diào)速、效益已得到證實，但在國內(nèi)，尚無燒結(jié)主引風機應用變頻調(diào)的先例，燒結(jié)風性能否應用變頻調(diào)速呢?目前，大型異步電動機變頻調(diào)速也屢見不鮮，而大型同步機應用變頻調(diào)速在國內(nèi)還未有先例，同步電動機應用變頻調(diào)速究竟如何?同軸主油泵在實現(xiàn)風機調(diào)速后，如何補充油量?這些題目，都是應用變頻調(diào)速前要解決的。

1）為了證實燒結(jié)風機應用變頻調(diào)速的可行性，我們在燒結(jié)杯試驗中進行了變頻調(diào)速試驗，得到了一組令人滿足的數(shù)據(jù)如表1所示。

從試驗數(shù)據(jù)可見，未裝變頻前，風門開度從0～90風量基本不變，風壓從3.24～20.77kPa變化，整個試驗過程，電流保持3.4 A大致不變；裝變頻器后，風門全開，600 mm 料層時，測得風量從9 800～20000m3/h時，負壓從3.04～19.65 kPa，電流從0 6～2．6A，節(jié)電效果十分明顯。2001年1月，在羅克韋爾自動化和廣西南寧怡得發(fā)展公司格州分公司（柳州市怡得安豪科技發(fā)展有限公司）的協(xié)助下，我們正式將A-B高壓變頻器用在2 000 kW同步電動機上，進一步驗證了燒結(jié)主風機應用變頻調(diào)速的實際效果，具體如表2所示。

通過表中參數(shù)可見，在正常生產(chǎn)情況下．負壓下降了近4 kPa，功率節(jié)約了近600 kW，對生產(chǎn)工藝和節(jié)電產(chǎn)生了重要作用。

試驗和實踐均充分證實，燒結(jié)主風機應用變頻調(diào)速足完全可行，而且是非常成功的。

2）大型同步電動機應用變頻調(diào)速是否可行?通過我們的實踐。得到了充分的肯定。同步機應用變頻調(diào)速后，拋棄了原來的異步起動的方法，由A-B高壓變頻系統(tǒng)配套，采用同步起動方法，隨著電動機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化，自動調(diào)節(jié)運行參數(shù)，整個過程十分平穩(wěn)，對電網(wǎng)沖擊力。A-B高壓變頻器可做到同步機定、轉(zhuǎn)子電流及功率因數(shù)等各參數(shù)最佳匹配，從而使運行效果達到最佳。

3）主引風機系統(tǒng)潤滑在直動前由副油泵負責．起動完畢后，是由與同步機同軸的主油泵供油的。這樣，在風機變頻調(diào)速后，主油泵可能運行在低速狀態(tài)，所以，供油系統(tǒng)就必須考慮油量的補充題目：怡得公司在完成這個工作時，采用了付油泵變頻PID調(diào)節(jié)方式，用較少的投資，保證了主風機低速時，潤滑系統(tǒng)的正常供油。這也對主風機變頻調(diào)速的實施起到了重要的保證作用。

4）由于同步電動機的冷卻是自循環(huán)風冷，當電動機轉(zhuǎn)速下降時，冷卻效果也會下降，但由于風機的特性所致，低速時電動機負載成立方倍下降，所以發(fā)熱量也大大減少，實踐證實，電動機低速運轉(zhuǎn)時，溫度反而下降了,廠房降溫。

3 具體方案的選擇及設(shè)計框圖

大功率、高電壓的變頻器，在國內(nèi)使用尚不普遍，因此，進行這樣大的投資，必須認真地選擇公道的方案。中高壓變頻器，目前從主電路的結(jié)構(gòu)型式可分為交-直-交和交-交兩種。交一交型變頻器由于控制方式?jīng)Q定了其輸出頻率只能達到l/3～182原頻率，故不能滿足我們的要求，而交-直-交型變頻器不受電源頻率的限制，頻率調(diào)節(jié)范圍寬，且元件少，利用率等能滿足我們的需要。交一直一交變頻器由于直流部分不同，又可人為電壓型和電流型。電壓型變頻器的輸出電壓為方波，當負載出現(xiàn)短路時或在變頻器運行時投進負載，都易出現(xiàn)過電流，動態(tài)響應較慢，有較大的諧波分量：電流型變頻器由于電流控制性好、可限制逆變裝置換流失敗或負載短路所引起的過電流，其運行可靠性高，當負載為電動機時，電壓近似正弦波．還能實現(xiàn)發(fā)電制動，把機械能變?yōu)殡娔芑仞侂娋W(wǎng)，線路結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應快。通過分析比較，我們選擇了A-B 1557型電流型高壓變頻器，它能保證電網(wǎng)電壓在5.9～6.8 kV范圍變化時正常工作，電流諧波畸變頻≤3％，cos@≥0.98，n≥97％，變頻器能與大型PLC接口實現(xiàn)燒結(jié)工藝閉控制。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

通過實際運行，總結(jié)出該系統(tǒng)具有如下特點：

1）A-B公司的電流型1557高壓變頻器，運用于燒結(jié)主風機調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速范圍大，運行平衡，具有良好的控制精度。
2）同步起動電流小、?有任何電氣與機械的沖擊。
3）勵磁電流自動跟蹤負載與轉(zhuǎn)速變化，系統(tǒng)運行點優(yōu)化。
4）自動化通訊能力強，便于上網(wǎng)控制。
5）系統(tǒng)調(diào)試方便，運行可靠，電動機噪聲低，發(fā)熱量降低30％以上。
6）節(jié)電效果十分明顯。

4運行效果分析

1）從主風機變頻器投進后的情況看，用變頻調(diào)速與接工頻運行情況不一樣。應用變頻調(diào)速之前，電動機轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，風門不能開完，否則電動機將過載。一般正常生產(chǎn)時，風門開度在80％～90％之間，因此相當部分電能消耗在風門上。2000kW電動機經(jīng)常運行在滿載狀態(tài)，同時由于我們的網(wǎng)路電壓偏高（一般在6.3～6.7 kV），電動機工作磁通接近飽和區(qū)，激磁損失增加工作電流上升。按運行記錄，變頻器投進后，電動機只需運行在42 Hz就能滿足生產(chǎn)要求，生產(chǎn)典型參數(shù)如表3所示。

電動機在正常運行情況下，年節(jié)電為

685.9 kW×24 h×360 d×0.904=5357263 kW.h m904為其他因素系數(shù)） 電費按0.46元/kW.h，可節(jié)支246萬元/年。

2）由于變頻器系統(tǒng)起動性能非常理想，使大電動機的開�？蔀樗麨�。一些短暫的停產(chǎn)，都可將風機停下，節(jié)約了這部分電耗，還減少了機械和電動機的損耗，此項每年又可節(jié)支約20萬元。

3）從工藝角度看，變頻調(diào)速后，風機負壓從原來的14kPa降到了10 kPa左右，正好滿足了燒結(jié)生產(chǎn)的低負壓要求；同時，由于風門全打開，減少了風門損失，這部分能量在電動機不更換的情況下，相對地能使風量有所增加。另外，由于變頻調(diào)速能方便地與工藝參考量聯(lián)系起來調(diào)控，為均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)和進步燒結(jié)礦的生產(chǎn)質(zhì)量創(chuàng)造了更有利的條件，這方面的效益也是非常明顯的。

5結(jié)論

根據(jù)格鋼燒結(jié)廠主引風機2 000 kW同步電動機使用美國A-B公司1557電壓變頻調(diào)速控制應用結(jié)果看，系統(tǒng)設(shè)計公道，安裝、調(diào)試方便，運行十分可靠，節(jié)能效果明顯．對生產(chǎn)工藝有良好的促進作用，是一個成功的范例。(end)

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收錄時間:2011年01月28日 00:26:48 來源:羅偉俊 鄧廣 作者:


寧波明州熱電有限公司一次風機變頻改造
    

　　一、引言

　　隨著電力行業(yè)改革的不斷深化，電力企業(yè)逐步由生產(chǎn)型向經(jīng)營型轉(zhuǎn)變，由高耗能企業(yè)向節(jié)約型企業(yè)發(fā)展。為進步企業(yè)效益，降低發(fā)電本錢將是經(jīng)營型企業(yè)長期堅持的目標，為此，節(jié)能降耗工作便成為發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營治理的重要內(nèi)容�；痣姀S如何實現(xiàn)低耗高效是一個被長期關(guān)注和不斷發(fā)展的行業(yè)題目。在全球能源危機的大背景下，節(jié)能降耗技術(shù)也得到了日新月異的發(fā)展和普及。

　　變頻調(diào)速在節(jié)能、調(diào)速精度、調(diào)速范圍等方面具有同其它調(diào)速裝置無法相比的優(yōu)越性，以及可以方便實現(xiàn)同自動化控制系統(tǒng)（如DCS系統(tǒng)等）的通訊，使其在各領(lǐng)域得到廣泛的應用。我公司＃1、＃2一次風機采用北京合康HIVERT-Y3109/040p高壓變頻器，本文以我公司一次風機變頻改造項目為實例，由此說明變頻器裝置在各行業(yè)技術(shù)改造中的廣闊應用遠景。

　　二、變頻改造介紹

　　1、設(shè)備選型

　　寧波明州熱電有限公司鍋爐一次風機由一臺三相10kV，500kW高壓電動機拖動。

　　一次風機電動機參數(shù)：

　　型號：YKK4506－4 額定功率：500kW

　　額定電壓：10kV 額定電流：34.3A

　　額定頻率：50HZ

　　根據(jù)電機額定功率500kW，額定電壓10kV，選用北京合康億盛科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)，適合驅(qū)動高壓異步電動機的變頻器HIVERT-Y3109/040p，采用手動旁路；功率單元自動旁路功能等；另帶有風罩（風道部分用戶自己做接到外面），適配電機為500kW。屬于“一拖一”手動旁路方式，變頻器接進原電氣回路如圖1所示。

圖1變頻器接進電氣回路圖

　　旁路柜中有三個隔離開關(guān)K1、K2和K3，其中K2和K3為一個雙刀雙投的隔離開關(guān)。雙刀雙投隔離開關(guān)的特點是兩個方向只能合其一，實現(xiàn)機械互鎖，防止誤操縱將工頻電源反送到變頻器輸出側(cè)而導致變頻器損壞。

　　變頻運行：K1、K2閉合，K3斷開，由合閘斷路器DL為變頻器供電，再通過變頻器本地或遠程啟動電機變頻運行；

　　工頻定速運行：K1、K2斷開，K3閉合，由合閘斷路器DL直接啟動電機定速運行；

　　變頻器維護、修理：K1、K2斷開，變頻器與高壓電源完全隔離。

　　旁路柜與上級高壓斷路器DL有聯(lián)鎖關(guān)系，旁路柜隔離開關(guān)未合到位時，不答應DL合閘，DL合閘時，盡對不答應操縱隔離開關(guān)，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操縱職員和設(shè)備的安全。隔離開關(guān)與DL的聯(lián)鎖通過操縱手柄上的電磁鎖實現(xiàn)，在DL合閘狀態(tài)下，操縱手柄被鎖死。

　　2、改造方案

　　整個改造方案包括三部分：

　�。�1）變頻器安裝在離風機約50米的電除塵配電室二樓小室，其中安裝的主要設(shè)備包括變頻器主柜體、壁掛式空調(diào)機、變頻柜頂風道，而變頻器的所有就地操縱以及運行參數(shù)和報警參數(shù)的檢查設(shè)置都在變頻器就地完成。

　�。�2）電氣開關(guān)部分的改造10kV高壓開關(guān)加裝了變頻器保護回路和“工頻/變頻工作方式”切換把手，配合一次風機變頻運行和工頻兩種工作方式的切換，另外從380V低壓交流廠用母線段和220V直流母線段完成了對變頻器控制電源和操縱電源的供電改造。

　�。�3）熱工邏輯和DCS操縱畫面的改造一次風機變頻器改造后主要的工作方式選擇和變頻器啟動答應程控邏輯方案如下。

　　在DCS原有一次風機系統(tǒng)畫面上增加一次風機工作方式提醒。在一次風機系統(tǒng)畫面上增加變頻器啟動按鈕，在工頻方式下，畫面提示一次風機在工頻方式，在原操縱按鈕上按下啟動，則合10kV開關(guān)，并在風機運行中調(diào)整風機進口動葉開度以維持風壓。在變頻方式下，畫面提示一次風機在變頻方式，仍在原按鈕上按下啟動，一次風機變頻工作方式下的10kV開關(guān)與變頻器啟動順序是，當操縱員按下啟動按鈕，首先合一次風機10kV開關(guān)，等待30s（變頻器電抗器充電時間），檢測變頻器預備好信號存在，再按下變頻器啟動按鈕，啟動變頻器。這時運行風機的進口動葉保持全開，通過調(diào)整電機轉(zhuǎn)速改變風機出力以維持適合鍋爐運行工況的風壓。

　　在原鍋爐大聯(lián)鎖啟動MFT的條件中增加變頻器運行信號，當在變頻運行方式下，變頻停止，則啟動MFT。并將變頻器合、跳閘回路引進鍋爐電氣大聯(lián)鎖。

　　3、變頻方式下一次風機的控制方式

　�。�1）保存原來的一次風機擋板調(diào)節(jié)方式，一次風機在變頻方式運行時，進口調(diào)整擋板應全開，通過變頻器改變電機轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)風機出口壓力。

　�。�2）一次風機在工頻方式運行時，利用原有的風口擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng),車間通風。

　　（3）變頻方式啟動時，擋板全開且變頻器輸出為最高轉(zhuǎn)速。再根據(jù)鍋爐實際工況通過變頻調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。

　　三、節(jié)能分析

　　經(jīng)過改造，設(shè)備運行穩(wěn)定，安全可靠，節(jié)能效果明顯。

　　按照目前兩爐一機運行方式，參照一次風機相同工況對比，風機變頻投進運行前后的用電情況如下表。

　　一次風機改變頻后節(jié)能情況核算
日期　　　 未用變頻電量（kWh） 用變頻電量（kWh） 日期
4月13日　　17433　　　　　　　 12457　　　　　　 5月8日
4月14日　　17245　　　　　　　 12454　　　　　　 5月9日
4月15日　　17061　　　　　　　 12171　　　　　　 5月10日
4月16日　　16961 　　　　　　　12133　　　　　　 5月11日
均勻用電量 17175 12304 　
日節(jié)電（kWh） 4871

　　綜上，日節(jié)電量為4871kWh（已扣除發(fā)熱損耗），按年正常運行7000h計，年節(jié)電量為1420781kWh。

　　以0.5元/kWh的電費計，年節(jié)約電費71萬元，投資回收期約為1.50年，折合10500小時。

　　四、變頻改造中應留意的題目

　　熱電廠充分利用變頻器進行節(jié)能技術(shù)改造，不僅能進步經(jīng)濟效益，而且能產(chǎn)生巨大的社會效益，促進企業(yè)的技術(shù)進步。但在技術(shù)上，要根據(jù)不同的生產(chǎn)設(shè)備，選擇相應特性的變頻器，如在對鍋爐風機進行變頻器改造中，留意除必須考慮變頻器的提速、降速特性是否滿足燃燒工藝的要求以外，還同時在技術(shù)上必須要考慮下列題目，以免帶來投資的損失。

　　1、鍋爐的安全運行是全廠動力的根本保證，固然變頻調(diào)速裝置是可靠的，但一旦出現(xiàn)題目，必須確保鍋爐安全供汽，所以，必須實現(xiàn)工頻--變頻運行的切換系統(tǒng)（旁路系統(tǒng)），在生產(chǎn)過程中，采用手工切換如能滿足設(shè)備運行工藝要求，建議盡量不要選用自動旁路。

　　2、對于大慣量負荷的電機（如鍋爐引風機），在變頻改造后，要留意風機可能存在扭曲共振現(xiàn)象，運行中，一旦發(fā)生共振，將嚴重損壞風機和拖動電機。所以，必須計算或丈量風機--電機連接軸系扭振臨界轉(zhuǎn)速以及采取相應的技術(shù)措施（如設(shè)置頻率跳躍功能避開共振點、軟連接及機座加震動吸收橡膠等）。

　　3、采用變頻調(diào)速控制后，假如變頻器長時間運行在1/2工頻以下，隨著電機轉(zhuǎn)速的下降，電機散熱能力也下降，同時電機發(fā)熱量也隨之減少。所以電機的本身溫度實在是下降的，仍然能夠正常運行而不至溫度過高。

　　4、變頻器不能由輸出口反向送電，在電氣回路設(shè)計中必須留意，不僅要求在電氣二次回路中實現(xiàn)電氣的連鎖，同時要求在機械上實現(xiàn)機構(gòu)互鎖，以確保變頻器的運行安全。

　　5、低壓變頻器，由于體積較小，在改造中的安裝地點選擇比較輕易些。但對于高壓變頻器系統(tǒng)，體積相對較大，一般由4―5面柜體組成，對改造項目來講，一般都需要重新建造變頻器室。因此，選擇變頻器室位置，既要考慮離電機設(shè)備不能太遠，又要考慮四周環(huán)境對變頻器運行可能造成的影響。變頻器的安裝和運行環(huán)境要求較高，為了使變頻器能長期穩(wěn)定和可靠運行，對安裝變頻器室的室內(nèi)環(huán)境溫度要求最好控制在0--40℃之間，假如溫度超過答應值，應考慮配備相應的空調(diào)設(shè)備。同時，室內(nèi)不應有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導電粉塵等。

　　6、要保證變頻器柜體和廠房大地的可靠連接，保證職員和設(shè)備安全。為防止信號干擾，控制系統(tǒng)最好埋設(shè)獨立的接地系統(tǒng)，對接地電阻的要求不大于4Ω。到變頻器的信號線,負壓除塵風機，必須采用屏蔽電纜，屏蔽線的一端要求可靠接地。

　　7、在選擇變頻器時，根據(jù)設(shè)備實際運行情況，可以考慮采用降低一檔功率的做法，如我公司在二次風機中就采用132kW變頻器控制160kW功率的電動機，運行中情況也一直良好。

　　五、總結(jié)

　　交流變頻調(diào)速器，以適用性強、可靠性高、操縱使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動方面，對企業(yè)有很大的實用價值。


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