高壓變頻技術(shù).ppt

高壓變頻節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)教程 培訓(xùn)內(nèi)容一 國家 十一五 節(jié)能目標(biāo)二 高壓變頻器的基本知識三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用四 合同能源管理模式 一 指導(dǎo)思想 以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo) 落實節(jié)約資源基本國策 圍繞實現(xiàn) 十一五 GDP能耗降低20 左右的目標(biāo) 以提高能源利用效率為核心 以企業(yè)為實施主體 大力調(diào)整和優(yōu)化結(jié)構(gòu) 加快推進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步 建立嚴(yán)格的管理制度和有效的激勵機制 加大政府資金的引導(dǎo)力度 充分發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)性作用 調(diào)動市場主體節(jié)約能源資源的自覺性 盡快形成穩(wěn)定可靠的節(jié)能能力 為實現(xiàn)國家節(jié)能目標(biāo)奠定堅實的基礎(chǔ) 二 實施原則 1 堅持企業(yè)為主實施與政府引導(dǎo)推動相結(jié)合 2 堅持節(jié)能與結(jié)構(gòu)調(diào)整 技術(shù)進(jìn)步與環(huán)境保護相結(jié)合 3 堅持發(fā)揮市場機制作用與政府宏觀調(diào)控相結(jié)合 4 堅持依法強化管理與政策激勵相結(jié)合 5 堅持突出重點 示范帶動與統(tǒng)籌兼顧 分類指導(dǎo)相結(jié)合 6 堅持整體推進(jìn)與分年度有效實施相結(jié)合 貫徹落實國務(wù)院決定精神確保實現(xiàn) 十一五 節(jié)能目標(biāo) 一 國家 十一五 節(jié)能目標(biāo) 三 電機系統(tǒng)節(jié)能工程 1 現(xiàn)狀和問題 電動機及被拖動設(shè)備效率低 電動機 風(fēng)機 泵等設(shè)備陳舊落后 效率比國外先進(jìn)水平低2 5個百分點 系統(tǒng)匹配不合理 大馬拉小車 現(xiàn)象嚴(yán)重 設(shè)備長期低負(fù)荷運行 系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式落后 大部分風(fēng)機 泵類采用機械節(jié)流方式調(diào)節(jié) 效率比調(diào)速方式約低30 全國現(xiàn)有各類電機系統(tǒng)總裝機容量約4 2億千瓦 運行效率比國外先進(jìn)水平低10 20個百分點 相當(dāng)于每年浪費電能約1500億千瓦時 2 如何實施 更新淘汰低效電動機及高耗電設(shè)備 推廣高效節(jié)能電動機 稀土永磁電動機 高效風(fēng)機 泵 壓縮機 高效傳動系統(tǒng)等 一 國家 十一五 節(jié)能目標(biāo) 提高電機系統(tǒng)效率 推廣變頻調(diào)速 永磁調(diào)速等先進(jìn)電機調(diào)速技術(shù) 改善風(fēng)機 泵類電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式 逐步淘汰閘板 閥門等機械節(jié)流調(diào)節(jié)方式 重點對大中型變工況電機系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速改造 合理匹配電機系統(tǒng) 消除 大馬拉小車 現(xiàn)象 被拖動裝置控制和設(shè)備改造 以先進(jìn)的電力電子技術(shù)傳動方式改造傳統(tǒng)的機械傳動方式 逐步采用交流高調(diào)速取代直流調(diào)速 優(yōu)化電機系統(tǒng)的運行和控制 推廣軟啟動裝置 無功補償裝置 計算機自動控制系統(tǒng)等 通過過程控制合理配置能量 實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟運行 重點改造領(lǐng)域 電力 用變頻 永磁調(diào)速及計算機控制改造風(fēng)機 水泵系統(tǒng) 重點是火力發(fā)電機組 冶金 鼓風(fēng)機 除塵風(fēng)機 冷卻水泵 加熱爐風(fēng)機 鑄造除鱗水泵等設(shè)備的變頻 永磁調(diào)速 有色 除塵系統(tǒng)自動化控制及風(fēng)機調(diào)速 一 國家 十一五 節(jié)能目標(biāo) 通用變頻器 國際上更習(xí)慣于將1KV以下的低壓變頻器稱作通用變頻器 低壓變頻器 高壓變頻器 我國將3KV以上所有的變頻器稱為高壓變頻器中壓變頻器 國際上1 10KV的變頻器稱為中壓變頻器 二 高壓變頻器的基本常識 1 認(rèn)識變頻器 2 變頻器的分類 1 按電壓等級和用途可分為通用變頻器和高壓變頻器 2 按中間環(huán)節(jié)有無直流可分為交交變頻器和交直交變頻器 3 按直流電源的性質(zhì)可分為電流型變頻器和電壓型變頻器 4 按有無中間低壓回路可分為高高變頻器 高低高變頻器 5 按輸出電平數(shù)可分為兩電平 三電平 多電平等變頻器 6 按串聯(lián)方式可分為功率器件串聯(lián)多重疊和功率單元串聯(lián)多重疊加 H橋型 變頻器 二 高壓變頻器的基本常識 高壓變頻器的特點可以歸結(jié)為 電壓高 功率大 可靠性要求高和技術(shù)復(fù)雜等 下面分別說明之 a 電壓高 3kv 6kv 10kvb 功率大 400KVA 10000KVAc 技術(shù)復(fù)雜 交 交型 交 直 交型 電流型 電壓型 二電平 三電平 多電平等 d 可靠性要求高 a 對大功率電力電子器件的容量和可靠性要求高 B 對變頻器運行場合可靠性要求高 3 高壓變頻器的特點 二 高壓變頻器的基本常識 4 高壓變頻器的可靠性高壓變頻器幾乎都是工礦企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備 對其可靠性的高要求是不言而喻的 因此 可靠性的保證是高壓變頻器得到承認(rèn)和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵 可靠性的含義包括兩個相互聯(lián)系的概念 部件和整機的可靠性 用平均無故障時間2萬小時 設(shè)備故障后的可維修性 維修時間高壓變頻器的可靠性源于每個部件可靠性的最優(yōu)化 其中主要包括功率單元 控制單元和冷卻系統(tǒng)三部分 二 高壓變頻器的基本常識 變頻器 電動機 負(fù)載 風(fēng)機 水泵 壓縮機 升降機 隔離開關(guān) 旁路開關(guān) 隔離開關(guān) 5 高壓變頻器驅(qū)動高壓電動機的原理與作用 3KV6KV10KV 1 原理 二 高壓變頻器的基本常識 2 作用 A 節(jié)能增效 驅(qū)動風(fēng)機或水泵 可調(diào)節(jié)風(fēng)量或水流量 取代老式的依靠擋板或閥門改變流量的方式 達(dá)到節(jié)能的效果 一般說來 使用交流變頻調(diào)速 由于消除了閥門 或檔板 的能量損失并使風(fēng)機 水泵的工作點接近其峰值效率線 總效率可提高20 60 B 軟啟動功能 大型交流同步電動機或異步電動機以往多用直接起動或降壓起動 起動電流大 造成電網(wǎng)電壓降低 影響其它電氣設(shè)備的正常工作 而且電機主軸的機械沖擊大 易造成疲勞斷裂 影響機械壽命 當(dāng)電網(wǎng)容量不夠時 甚至有可能起動失敗 如果使用高壓變頻器 就可以實現(xiàn) 軟 起動 電機速度從零開始起動 起動電流限制在額定值以下 一般在額定電流的1 1 5倍以內(nèi) 主軸以選定的加速度平衡升速 直到指定的速度 變頻裝置的特性保證了起動和加速時足夠的力矩 消除了起動對電機的沖擊 保證電網(wǎng)穩(wěn)定 提高了電機和機械的使用壽命 二 高壓變頻器的基本常識 C 負(fù)載工藝要求 可精確地調(diào)節(jié)速度和流量 保證工藝質(zhì)量 可直接與工作機械耦合 省去減速器等中間機械環(huán)節(jié) 減少設(shè)備投資費用 可接受計算機或PLC的模擬或數(shù)字信號 進(jìn)行實時控制 控制性能優(yōu)越 基于上述特點 高壓變頻器特別適用于根據(jù)工藝要求 需要對速度或流量進(jìn)行控制的場合 二 高壓變頻器的基本常識 其他幾種調(diào)速裝置 變極調(diào)速電磁離合器調(diào)速液力偶合器調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻串級調(diào)速變頻調(diào)速 二 高壓變頻器的基本常識 PowerSmart系列高壓變頻器 電壓源型 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerSmart系列高壓變頻器 電壓源型 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerFlex7000系列高壓變頻器 電流源型 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerFlex7000系列高壓變頻器 電流源型 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerEasy系列高壓軟啟動器 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerSmart系列高壓變頻器的特點 全系列模塊化設(shè)計 外形美觀 結(jié)構(gòu)緊湊 使得MTTF小于30分鐘 采用優(yōu)化空間矢量PWM控制 輸出波形接近正弦波 諧波成份很小 運行平穩(wěn) 對電機不會產(chǎn)生諧波影響 采用特別的空間矢量模型及正弦波比較法 使得轉(zhuǎn)矩脈沖窄 控制精度高 避免了機械共振 功率因數(shù)高 無需功率因數(shù)補償裝置 輸入諧波小 對供電系統(tǒng)不會產(chǎn)生明顯的諧波畸變 輸入輸出不受電纜長度的影響 輸出電平數(shù)達(dá)到25和37階梯波 dv dt很小 所以不會產(chǎn)生臭氧現(xiàn)象 由于dv dt很小 更不會對電機的絕緣產(chǎn)生現(xiàn)象 采用最新一代IGBT功率模塊 低壓差 損耗小 效率高 瞬時輸出電壓自動調(diào)整 即使電網(wǎng)存在較大的波動 輸出電壓也基本保持不變 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerSmart系列變頻器特點采用雙片高速DSP控制 使得指令在納秒級完成 摒棄了工控機控方式響應(yīng)速度慢 毫秒級 易出現(xiàn) 死機 的問題 全部的電子元器件 均采用進(jìn)口名牌產(chǎn)品 采用先進(jìn)的反擎住技術(shù) 使得IGBT更加可靠運行 選用具有內(nèi)部軟恢復(fù)特性二極管的IGBT 降低了系統(tǒng)的EMI 調(diào)速范圍寬 可實現(xiàn)0 100 乃至120 的調(diào)速要求 故障的自診斷及保護功能相當(dāng)完備 完整的參數(shù)化功能 對于用戶的各種應(yīng)用可全面支持 采用軟啟動技術(shù) 減小了對系統(tǒng)和電動機的沖擊 功率單元模塊內(nèi)設(shè)置通電緩沖電路 使得整流晶閘管更加可靠運行 同時減少通電瞬間電流對模塊的沖擊 采用空間矢量模型 使得轉(zhuǎn)矩脈沖窄 控制精度高 避免了機械共振 支持中心點偏移式的旁路技術(shù) 當(dāng)某一個功率單元失效時 能夠立即對該單元實施旁路處理 整個變頻器的輸出仍能維持94 以上的電壓 這保證了系統(tǒng)的不間斷運行 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 PowerEasy系列高壓軟啟動器廣泛應(yīng)用于石油化工 電力工業(yè) 冶金鋼鐵 城市建設(shè)等行業(yè)的各種鍋爐鼓風(fēng)機 引風(fēng)機 油泵 水泵 軋機等領(lǐng)域的高壓大功率交流電動機的啟動和停止運行 該裝置在電動機啟動時中 利用先進(jìn)的可控硅移相調(diào)壓技術(shù) 調(diào)節(jié)輸出到電機的電壓和電流從而減小電動機起動過程中由于電流引起的電網(wǎng)波動和機械沖擊 軟啟動使電機平穩(wěn)起動 功能齊全 任意可選的多種啟動功能 包括標(biāo)準(zhǔn)軟啟動 恒流軟啟動 限流軟啟動 雙電壓斜坡軟啟動 帶電突跳功能的軟啟動等 軟停車功能 避免了因急停車而造成的水錘效應(yīng) 完善的功能保護 包括短路 過流 限流 過壓 欠壓 過負(fù)載 缺相 三相電流不平衡保護 過熱 CPU故障 通信故障 脈沖故障等各種故障狀態(tài)報警 及時處理保護軟啟動器及電機 同時啟動報警系統(tǒng)在人機界面上給出詳細(xì)的故障信息 利于操作人員維護處理 旁路功能 在完成啟動后將旁路接觸器閉合 軟啟動器切換到旁路狀態(tài) 一拖多方式 是用一臺軟啟動器同時拖動幾臺電動機起動的方式 石油行業(yè) 變頻技術(shù)與應(yīng)用 化工行業(yè) 冶金行業(yè) 發(fā)電廠 水泥行業(yè) 鐵路車輛 市政行業(yè) 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 高壓變頻器在熱電廠熱網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用 綏化中盟熱電廠 綏化中盟熱電廠電綏化市目前唯一的以熱電聯(lián)產(chǎn)的燃煤電廠 建筑面831 4萬平方米 2006年綏化中盟熱電廠投產(chǎn) 可實現(xiàn)集中供熱640萬平方米 1 系統(tǒng)主回路方案變頻器控制為一拖一方案 變頻器接于電壓為10KV的主動力電源系統(tǒng) 用于電動機的變頻調(diào)速 為了增加運行安全性 變頻器另加一套旁路系統(tǒng) 2 應(yīng)用九洲電氣的PowerSmart10000高壓變頻器帶來的節(jié)能效應(yīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵三號機組工頻運行時 電機額定電壓為10KV 額定功率1000KW 電機電流約為75A左右 在相同的運行時間內(nèi) 工頻運行時 有功電耗 72000kW h 無功電耗 21921kW h 總出水量 313632m3 功率因數(shù) 0 875 平均單耗在229 5 在變頻調(diào)速正常運行后 電流約為60A 頻率在40Hz時的有功電耗 33590kW h 無功電耗 9321kW h 總出水量 235224m3 功率因數(shù) 0 96 平均單耗降至142 8 節(jié)電率在35 左右 節(jié)能降耗效果非常顯著 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 節(jié)電效果 該系統(tǒng)生產(chǎn)周期大約為1小時 出鐵時間為20分鐘 間隔約40分鐘 系統(tǒng)配置電機額定電流為80 8A 根據(jù)試運行情況及其它生產(chǎn)線的實際運行情況預(yù)計該電機運行電流應(yīng)在60A 以變頻器上限運行頻率45Hz時 電流為45A 間隔時間運行頻率20Hz時 電流為20A 根據(jù)公式P 3 U I cos P工 P變 P工 節(jié)能效果顯著 達(dá)到42 7 從三個月的運行情況來看 運行穩(wěn)定 可靠 簡便實用 節(jié)能效果顯著 改善了工作人員的工作環(huán)境 降低了值班人員的工作強度 并且變頻器對電機具有保護功能 減少了維修費用 延長了電機及風(fēng)機的使用壽命 給我們企業(yè)帶來了比較顯著的經(jīng)濟效益 變頻器在煉鐵廠高爐風(fēng)機除塵中的應(yīng)用 萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鐵廠 我廠的3 高爐風(fēng)機除塵 采用變頻器進(jìn)行調(diào)速 JD BP37 630F型高壓大功率變頻器 裝配高 高形式 對高壓除塵630KW 6000V風(fēng)機進(jìn)行調(diào)速 該設(shè)備于2002年8月底開始安裝調(diào)試 2002年9月初正式投入運行 運行狀況良好 節(jié)能效果明顯 三 高壓變頻技術(shù)與應(yīng)用 高壓變頻技術(shù)在電弧爐除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用 大冶特鋼集團某煉鋼廠 電弧爐 簡稱電爐 主要是通過用廢鋼 鐵合金和部分渣料進(jìn)行配料冶煉 根據(jù)不同的鋼種要求 可以接受高炭鉻鐵水和脫磷鐵水 然后熔制出碳鋼或不銹鋼鋼水供煉鑄用 通過對上表原始數(shù)據(jù)的處理 可以得出 除塵系統(tǒng)在變頻改造后較改造前 噸鋼除塵電耗降低了17 390kW h 設(shè)備節(jié)電率高達(dá)58 63 節(jié)能效果顯著 在電弧爐除塵系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)不僅對有效改善現(xiàn)場生產(chǎn)狀況 提高鋼產(chǎn)量降低噸耗有著重要的意義 而且每年可節(jié)約230萬元左右的電費開支 在電弧爐除塵系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)是完全正確的 1 什么是合同能源管理合同能源管理是一種新型的市場化節(jié)能機制 其實質(zhì)就是以減少的能源費用來支付節(jié)能項目全部成本的節(jié)能業(yè)務(wù)方式 這種節(jié)能投資方式允許客戶用未來的節(jié)能收益為工廠和設(shè)備升級 以降低目前的運行成本 或者節(jié)能服務(wù)公司以承諾節(jié)能項目的節(jié)能效益 或承包整體能源費用的方式為客戶提供節(jié)能服務(wù) 能源管理合同在實施節(jié)能項目的企業(yè) 用戶 與節(jié)能服務(wù)公司之間簽訂 它有助于推動節(jié)能項目的實施 依照具體的業(yè)務(wù)方式 可以分為分享型合同能源管理業(yè)務(wù) 承諾型合同能源管理業(yè)務(wù) 能源費用托管型合同能源管理業(yè)務(wù) 四 合同能源管理 70年代中期以來 一種基于市場的 全新的節(jié)能新機制 合同能源管理 簡稱EPC 在市場經(jīng)濟國家中逐步發(fā)展起來 而基于這種節(jié)能新機制運作的專業(yè)化的 節(jié)能服務(wù)公司 在國外稱ESCO 在國內(nèi)簡稱EMCo 的發(fā)展十分迅速 尤其是在美國 加拿大 EMC已發(fā)展成為一新興的節(jié)能產(chǎn)業(yè) 2 什么是節(jié)能服務(wù)公司 EMCo 節(jié)能服務(wù)公司 EMCo EnergyManagementCompany 國外也稱ESCO EnergyServiceCompany 又稱能源管理公司 是一種基于合同能源管理機制運作的 以贏利為目的的專業(yè)化公司 EMCo與愿意進(jìn)行節(jié)能改造的客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同 向客戶提供能源審計 可行性研究 項目設(shè)計 項目融資 設(shè)備和材料采購 工程施工 人員培訓(xùn) 節(jié)能量監(jiān)測 改造系統(tǒng)的運行 維護和管理等服務(wù) 并通過與客戶分享項目實施后產(chǎn)生的節(jié)能效益 或承諾節(jié)能項目的節(jié)能效益 或承包整體能源費用的方式為客戶提供節(jié)能服務(wù) 并獲得利潤 滾動發(fā)展 四 合同能源管理 四 合同能源管理 3 合同能源管理業(yè)務(wù)主要內(nèi)容 1 能源審計 針對客戶的具體情況 測定客戶當(dāng)前用能量和用能效率 提出節(jié)能潛力所在 并對各種可供選擇的節(jié)能措施的節(jié)能量進(jìn)行預(yù)測 2 節(jié)能改造方案設(shè)計 根據(jù)能源審計的結(jié)果 對能源系統(tǒng)現(xiàn)狀提出如何利用成熟的節(jié)能技術(shù)來提高能源利用效率 降低能源成本的方案和建議 3 施工設(shè)計 在合同簽訂后 由節(jié)能服務(wù)公司組織對節(jié)能項目進(jìn)行施工設(shè)計 對項目管理 工程時間 資源配置 預(yù)算 設(shè)備和材料的進(jìn)出協(xié)調(diào)等進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃 確保工程順利實施并按期完成 4 節(jié)能項目融資 節(jié)能公司負(fù)責(zé)向客戶的節(jié)能項目投資或提供融資服務(wù) 包括自有資金 銀行商業(yè)貸款等 5 原材料和設(shè)備采購 EMCo根據(jù)項目設(shè)計的要