高壓變頻器在化工廠主風機上的應用

1、高壓變頻器在化工廠主風機上的應用摘要：本文介紹了國產高壓變頻器在某化工廠主風機上的應用情況。應用結果表明，采用國產高壓變頻器對化工廠主風機進行節(jié)能改造，節(jié)能效果非常明顯，并提高了設備和系統(tǒng)的安全可靠性，改善了電機和風機的使用壽命。關鍵詞：高壓變頻 風機 節(jié)能Application of High Voltage Inverter in Chemical Plant Abstract: This paper introduces the application of high voltage inverter in Chemical Plant. The result shows that th

2、e power plant can acquire obvious benefit by using high voltage inverter, such as saving a lot of energy, improving the reliability of the system, and the operating life of the motor.Keywords: High Voltage Inverter,Fan, Energy Saving1、 引言某化工廠有一臺6300kW/10kV主風機，電機啟動方式采用水電阻啟動。工藝要求的風量根據(jù)進料量進行調節(jié)，沒有全負荷生產，若

3、生產量大，進風口擋板開大。根據(jù)產量高低，風門開度僅控制在3035%左右。由于采用進風門擋板調節(jié)，大部分的能量都被消耗在擋板上了，且擋板的開度越小則耗能就更多。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展及市場競爭的日益加劇，加上能源供應緊張和能源價格不斷攀升，企業(yè)采用新技術實現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產成本、提高市場競爭力，已是大勢所趨。因此，化工廠對給主風機進行了改造，改用變頻器對風機進行調速。2、主風機變頻改造方案2.1 變頻器選型一般情況下，變頻器容量應不小于電動機容量，這樣能滿足電機在額定出力內進行不同轉速的調節(jié)。但在現(xiàn)實生產工作中，根據(jù)實際運行工況來選擇合適的變頻器容量，既能滿足生產需要，又能節(jié)省變頻器投資及減少

4、配套設施。主風機電機為10kV/6300kW電機，設計時存在一定裕量。為了滿足50Hz時滿負荷運行要求，我們?yōu)槠渑鋫淞巳萘繛?000kVA的變頻器以滿足各種工況下不同轉速調節(jié)的要求。2.2 系統(tǒng)方案對熱電廠給水泵變頻的改造遵循了“最小改動，最大可靠性，最優(yōu)經濟性”原則，考慮到變頻器退出運行后，為了不影響生產，確保系統(tǒng)正常工作，配置工頻旁路，當變頻器出現(xiàn)故障時，將電機投切到工頻下運行。（系統(tǒng)主回路電氣原理圖如圖1所示。）母線圖1 高壓變頻調速裝置主回路（一拖一）方案變頻器一次回路由2個高壓真空斷路器QF1QF2和原有設備組成。10kV電源經高壓斷路器QF1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經真空斷路器

5、QF2送至電動機，電動機變頻運行；10kV電源還可經原有水電阻啟動裝置直接起動電動機，電動機工頻運行。QF2與原有水電阻啟動裝置電氣閉鎖，旁路柜系統(tǒng)滿足“五防”聯(lián)鎖要求。高壓開關QF11、原有水電阻啟動裝置與電動機為原有設備。3、 高壓變頻器的組成和原理高壓變頻器是具有自主知識產權，無電網污染的調速系統(tǒng)，采用的結構為多單元串聯(lián)，輸出為多電平移相式PWM方式。特別適合于風機、泵類工業(yè)應用現(xiàn)場，已經被廣大工業(yè)用戶接受和充分認可。本項目為10kV系列，變頻器主電路結構見圖2。3PH移相變壓器M圖4 功率單元輸出波形3.2輸入側移相變壓器輸入側由移相變壓器給每個單元供電，每個功率單元都承受電機電流、1

6、/10的相電壓、1/30的輸出功率。30個單元在變壓器上都有自己獨立的三相輸入繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，目的是實現(xiàn)多重化，降低輸入電流的諧波成分。本機中移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成60脈沖整流方式；這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使其負載下的網側功率因數(shù)接近1，輸入電流諧波成分低。實測輸入電流總諧波成分小于3%,低于國家標準。3.3輸出側結構圖5 10個單元輸出波形疊加圖輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到如圖5所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度

7、好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。4、節(jié)能分析電動機相關數(shù)據(jù)：PN=6300kW，UN=10kV，IN=416.4A，cos=0.85，=0.95且電機運行情況為每天在150A運行10小時，200A運行10小時，300A運行4小時。電機運行在150A時節(jié)約電能為：未改造前，系統(tǒng)輸入功率為：P1=3UNI cos=×10×150×0.85=2208.3(kW)當實際運行電流I=150A時

8、，由于負載率= P/PN=3UNI cos/PN則我們可以通過運算得到風機的負載率=1.732×10×150×0.85×0.95/6300=0.333=33.3%。根據(jù)經驗，風機在額定轉速下利用風門開度調節(jié)風量時，33.3%的負載時風機的風量約為33%左右。進行變頻調速改造后，風機的實際轉速為n=33%n0風機消耗功率P2=PN×（n/ n0）3=6300×0.333=226.4（kW）?？紤]到變壓器及變頻器功率器件等做功引起的電能損耗約20%，即：P2 = P2×1.2=271.68（kW）風機進行變頻改造后，功率節(jié)約為：P1P2=2208.3-271.68=1936.62（kW），即每小時可節(jié)電1936.62度；同樣可得電機在200A及300A運行時每小時節(jié)約電能為2304.4度及2243.13度。故每天節(jié)約電能為：1936.62*102304.4*102243.13*451382.72度若按全年統(tǒng)計，節(jié)能效果非常顯著。同時，主風機的無功耗能亦大幅降低，這里不再一一計算。并且變頻運行后擋板全開，電機基本保持在高效點，運行效率也大大提高。5、結論對某化工廠主風機實施了變頻改造后，節(jié)約了大量的電能，改善了工藝過程，電機實現(xiàn)了軟啟動，延長設備的使用壽命，