大型風(fēng)機(jī)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的選型及其應(yīng)用

個人收集整理ZQ*引言工企業(yè)中擁有眾多拖動風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載地大型高壓電動機(jī)，其中大部分都運(yùn)行在通過風(fēng)門或閥門調(diào)節(jié)流量地節(jié)流狀態(tài)成大量能源浪費(fèi)存在巨大節(jié)能空間對該類高壓電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造不僅可大降低電能消耗且可提高設(shè)備自動化水平改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)約備維修費(fèi)并可善工藝控制效果一節(jié)能降耗地重要技術(shù)途本項目技術(shù)改造為高壓變頻調(diào)速技術(shù)在貴州某年產(chǎn)萬噸大型氧化鋁廠熟料窯風(fēng)機(jī)上地應(yīng)用、排煙風(fēng)機(jī)為高壓異步電動機(jī)拖動，啟動方式為直接啟動，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)中根據(jù)工藝需求通過調(diào)節(jié)風(fēng)門開度調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)地送風(fēng)量，以便將爐窯內(nèi)地燃燒狀況控制在最佳水平長期以來，不論爐窯內(nèi)處于何種燃燒狀況，產(chǎn)生地?zé)焿m大小等風(fēng)機(jī)均全速運(yùn)行.采入口擋板風(fēng)門開度調(diào)節(jié)，效率低、功率大、造成大量地電能浪費(fèi).通過采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)取代傳統(tǒng)地風(fēng)門擋板風(fēng)量調(diào)節(jié)技術(shù)保設(shè)備正常運(yùn)行地情況下降低了風(fēng)機(jī)地用電量約生產(chǎn)成本.進(jìn)行變頻改造以后，將進(jìn)口擋板開度開到最大，風(fēng)量地調(diào)節(jié)根據(jù)生產(chǎn)需求通過調(diào)節(jié)電機(jī)地轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，使風(fēng)機(jī)處于最佳節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到了節(jié)電地目地.變改造后還為風(fēng)機(jī)、電機(jī)以及各種管道附屬設(shè)備提供多項保護(hù)措施，從而延長設(shè)備使用壽

項目技術(shù)改造背景近來隨著力電子器件控理論和計算機(jī)技術(shù)地迅速發(fā)展高壓變頻技術(shù)逐漸成熟同時變頻器地格不斷下降靠性不斷增強(qiáng)大幅拓寬了工藝控制對變頻調(diào)速地要求.最近十年外省發(fā)達(dá)地區(qū)高壓大容量變頻器經(jīng)在冶金、電力、石化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，節(jié)能效果非常顯著.但在我省應(yīng)用很少，因此采用高壓變頻置對大型用電設(shè)備進(jìn)行改造成為我省企業(yè)節(jié)能降耗，提高設(shè)備自動化程度和競爭力地重要技術(shù)措施之一為此該司北京總部高變頻調(diào)技術(shù)在氧化鋁工業(yè)上地應(yīng)項目確定為重大科技成果產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用項目在各分公司進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化試驗州所屬氧化鋁廠年共新裝或技改了套壓流變頻調(diào)速裝置節(jié)降耗做出了貢獻(xiàn)為省企業(yè)針對高電壓、大容量風(fēng)機(jī)、泵類地節(jié)能改造積累經(jīng)驗，起到一定示范作.熟料窯風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)地選型設(shè)計排風(fēng)機(jī)運(yùn)行技術(shù)數(shù)據(jù)排風(fēng)機(jī)運(yùn)行技術(shù)數(shù)據(jù)如表所示.

對高壓變頻調(diào)速設(shè)備地主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)計性能要求根據(jù)燒成熟窯場況及設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗對高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)計性能要求如下：主技術(shù)參數(shù)（如表）性要求（）變頻裝置應(yīng)設(shè)以下保護(hù)：過電壓、過電流、欠電壓、缺相、短路、超頻、失速、變頻器過載、電機(jī)過載、半導(dǎo)體器件地過熱、瞬時停電等基本保護(hù)功能，必要時能聯(lián)跳輸入側(cè)開關(guān).

（）變頻裝置控制系統(tǒng)應(yīng)可靠，重要元器件應(yīng)冗余配置.變頻器應(yīng)滿足本體面板控制、現(xiàn)場控制和主控室計算機(jī)（）自動控制三地控制功能及轉(zhuǎn)換.且變頻器本體柜操作盤應(yīng)能進(jìn)行相關(guān)地各種控制操作和參數(shù)設(shè)置，顯示面板具有電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、開、停、故障顯示及故障記憶等基本功能顯示.（）提供地變頻器支撐軟宜為漢化地最新地正版軟變頻裝置應(yīng)帶故障自診斷功能對發(fā)生地故障型及位置提供中文指示就地顯示并遠(yuǎn)方報.（變頻裝置應(yīng)能接受現(xiàn)有或其它控制系統(tǒng)地指令饋?zhàn)冾l器地主要狀態(tài)信號和故障報警信號至包含以下開關(guān)量和模擬量信號：開關(guān)量輸入起停手自動轉(zhuǎn)換信.開關(guān)量輸出高準(zhǔn)備就緒變器運(yùn)行故、停止信模擬量輸入頻率調(diào)（轉(zhuǎn)速給定～準(zhǔn)信號.模擬量輸出：輸頻率、輸出電流；標(biāo)準(zhǔn)信號（變頻裝置地可根據(jù)用戶地要求進(jìn)行參數(shù)化開關(guān)量輸入回路在硬件上采取光電隔離措施軟件上采取消除接點(diǎn)抖動措施，并作好接地、屏蔽等抗干擾措施.對關(guān)量輸出控制應(yīng)具有光電隔離輸出，并能直接啟動任何中間繼電器；模擬量信號增加信號隔離器隔離（變頻裝置應(yīng)具有與現(xiàn)有控制系統(tǒng)或其它控制系統(tǒng)地通訊接口現(xiàn)有控制系統(tǒng)或其它控制系統(tǒng)共同完成兩系統(tǒng)間地通訊連接.

（）變頻裝置內(nèi)部通訊應(yīng)采用光纖連接，以提高通訊速率和抗干擾能力；變頻器柜內(nèi)強(qiáng)電信號和弱電信號應(yīng)分開布置，以避免干擾（變/

個人收集整理ZQ頻裝置輸出電壓必須符合及國標(biāo)對諧波失真地要求.且變頻器強(qiáng)弱電之間采用光纖隔離、鐵殼屏蔽，對本體控制系統(tǒng)就地控制柜無諧波影響.

（）變頻器還必須滿足如下要求：當(dāng)母線上最大臺電動機(jī)啟動時，母線電壓降低，對變頻器運(yùn)行無影頻器自動降低轉(zhuǎn)速，維持運(yùn)轉(zhuǎn)等壓恢復(fù)正常后再到給定轉(zhuǎn)速；變裝置地輸出頻率范圍為～恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍為～；調(diào)速精度為；最大瞬時啟動力矩為；間歇過載能力為（計時立即保護(hù)以恒功率特性輸出；變裝置欠壓保護(hù)動作值允許電壓降落，保護(hù)時間可設(shè)定；變器瞬時斷電再上電地能力時掉電時，變頻器自動降額運(yùn)行，使輸出功率為零或為負(fù)，使電容上地能量維持較長地時間.果掉電時間在內(nèi)（掉電時間可根據(jù)現(xiàn)場需要修改壓恢復(fù)正常后提輸出頻率至給定值程由加減速時間控制；變頻裝置動力電源與控制電源獨(dú)立設(shè)置力電源為變頻調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)部取電制源由用戶提供單相交流電源；變裝功率元件型式變調(diào)速系統(tǒng)功率元件采用模塊噪聲等級指標(biāo)：系統(tǒng)運(yùn)行噪聲《；控制技術(shù)：多級控制.

（）冷卻系統(tǒng)應(yīng)可靠，平均無故障時間應(yīng)變裝置本身一個風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時不影響變頻器地常運(yùn)行報警信號應(yīng)能遠(yuǎn)傳到控制室，冷卻裝置應(yīng)拆裝方便.

（）其他要求：變頻裝置地制電源應(yīng)配置不間斷電源；變器、旁路開關(guān)、門之間必須具有防誤合閘、誤拉閘功能；在旁路主回路中為證在旁路運(yùn)行后，變器地檢修安全頻器電源進(jìn)線、變頻器輸出出線必須加隔離開關(guān)，保證有明顯地斷開點(diǎn)，以滿足安全規(guī)范要

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)地選型及應(yīng)用對等級，目前主要種壓變頻裝置：單元串聯(lián)多電平型、三電平型、直接串聯(lián)型和電流源型.由于單元串聯(lián)多電平方式容易實現(xiàn)冗運(yùn)行，并且諧波小，低，技術(shù)成熟現(xiàn)生產(chǎn)工藝情況選北京利德華福有限公司生產(chǎn)地型高壓變頻器作為主件，該變頻調(diào)速系統(tǒng)具有諧波含量小，功率因數(shù)高、編程靈活、操作方便、模塊化結(jié)構(gòu)、故障率低、維護(hù)方便、易維修等特點(diǎn).對應(yīng)每臺風(fēng)機(jī)設(shè)置套高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，每套變頻調(diào)速系統(tǒng)包括高壓變頻器（由功率柜和控制柜組成壓變頻器專用隔離變壓器、工頻變頻旁路切換柜、電動機(jī)、風(fēng)機(jī)及后臺控制系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主回路電氣原理圖系主回路電氣原理圖如圖所.

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成系高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成，有個功率單元，每個功率單元串聯(lián)構(gòu)成相.

功率單元結(jié)構(gòu)每個功率單元結(jié)構(gòu)上是完全一致地以互換其路結(jié)構(gòu)如圖所示為本地交直交單相逆變電路，整流側(cè)為二極管三相全橋，通過逆變橋進(jìn)行正弦控

輸入、輸出側(cè)結(jié)構(gòu)輸側(cè)由移相變壓器給每單元供電相壓器地副邊繞組分為三組成沖整流方式種級移相疊加地整方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)地電流波形其負(fù)載下地網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近

輸出側(cè)由每個單元地、輸出端子相互串接而成星（）型接法給電機(jī)供電，通過對每個單元地波形進(jìn)行重組得到階梯波.

控制器控器核心由高速單機(jī)來實現(xiàn)，控制器包括電源板、接口板、主控板、總線板、光纖板和功率模塊，控制器還包括內(nèi)置地，臺模擬量組合模塊塊，擬量輸出模塊塊

軟件控制界面通高壓變頻器地主界面可以完成變頻器地功能設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、實時波形顯示、運(yùn)行記錄打印、故障查詢在主控界面可以對變頻器直接行啟動、設(shè)定運(yùn)行頻率、加速、減速、停機(jī)、急停和復(fù)位等操作.在界面上還顯示運(yùn)行頻率、電機(jī)速度、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓等參數(shù).

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方式（本機(jī)控制如將高壓變頻器柜上地選擇開關(guān)處于本控位置這只能由變頻器操作在作面板上按啟動按鈕直接給定頻率.（遠(yuǎn)程控制如將高壓變頻器柜上地選擇開關(guān)處于遠(yuǎn)控位置，則在上位機(jī)給出啟動信號，并設(shè)定給定頻率

技術(shù)改造后地技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益分析技效能（）使用變頻器控制后能做到無沖擊平滑啟動（軟啟動電流小，避免了啟動沖擊造成地機(jī)械損傷和啟動電流大、時間長造成地電器發(fā)熱.

（）風(fēng)量控制由電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，實現(xiàn)不同工況下地風(fēng)量調(diào)節(jié)易現(xiàn)計算機(jī)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)控制避免了電機(jī)排煙機(jī)在風(fēng)量/

個人收集整理ZQ小時仍在額定轉(zhuǎn)速下工作.使設(shè)備在較小地電流、較低地轉(zhuǎn)速下工作