精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)高壓變頻器在干熄焦除塵風機中的應(yīng)用丁娛樂（云南昆鋼煤焦化有限公司安寧分公司,云南安寧,）摘要：本文介紹東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司DHVECTOL-DI–01250/06高壓在干熄焦除塵風機調(diào)速改造中的應(yīng)用情況.主要說明了進行高壓變頻器改造的原因、改造方法以及DHVECTOL-DI–01250/06高壓的系統(tǒng)構(gòu)成及硬件組成；應(yīng)用結(jié)果表明,采用高壓替代傳統(tǒng)的液力耦合器對干熄焦除塵風機設(shè)備進行調(diào)速節(jié)能改造,具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益.Abstract:ThisarticledescribestheEastHitachi(Chengdu)ElectricControlEquipmentCo.,Ltd.DHVECTOL-DI-01250/06high-voltageinverterintheCDQdustfanspeedthetransformationoftheapplication.Mainlytoexplainthereasonsforhigh-voltageinvertertransformation,transformationmethods,andDHVECTOL-DI-01250/06high-voltageinvertersystemstructureandhardwarecomponents;Theapplicationresultindicatesthat,High-voltageconverterusinganalternativetotraditionalhydrauliccouplersontheCDQdustblowerspeedenergy-savingequipment,hasahighereconomicandthesocialefficiency.關(guān)鍵詞：高壓變頻器,液力耦合器,除塵風機,調(diào)速節(jié)能KeyWords:Highvoltageinverter

HydrauliccouplerDustBlower

Speedenergy-saving1.引言云南昆鋼煤焦化公司是大型煉焦企業(yè),安寧分公司現(xiàn)有兩組4座冶金焦爐,一組為58型2X42孔,由1#、2#焦爐組成,另一組為JN60型2X50孔,由3#、4#焦爐組成,年產(chǎn)焦炭150多萬噸.3#、4#焦爐采用干法熄焦,在熄焦過程中會產(chǎn)出大量的焦末粉塵,煤氣粉塵溫度高,含有易燃氣體和大量煤灰,按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297一1996）,對煙氣必須冷卻、凈化,由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用.因此,干熄焦系統(tǒng)配有一套除塵系統(tǒng),采用布袋式除塵.原風機采用液力偶合器調(diào)速,高速800r/min,低速600r/min.經(jīng)過幾年的實際運行,發(fā)現(xiàn)液力偶合器技術(shù)存在著局限性,主要表現(xiàn)在：1）電動機的效率低,損耗大,尤其低速運行時,效率極低； 2）調(diào)節(jié)精度低、線性度差,響應(yīng)慢；3）啟動電流比較大,對電機損害大,并影響電網(wǎng)穩(wěn)定；4）液力偶合器故障時,無法切換至工頻旁路運行,必須停機檢修；鑒于液力偶合器存在上述眾多問題,因此在2008年5月,煤焦化公司安寧分公司對干熄焦除塵風機進行改造,改用高壓為除塵風機進行調(diào)速.2．高壓技術(shù)要求及改造方案干熄焦除塵風機是干熄焦除塵凈化系統(tǒng)的動力中樞,一旦除塵風機不能正常運行,不但影響生產(chǎn),造成巨大的經(jīng)濟損失,還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全；另外,調(diào)速系統(tǒng)工作的環(huán)境比較惡劣；同時干熄焦又是周期性間斷熄焦,為滿足節(jié)能和環(huán)保要求,要求風機在整個熄焦工作周期內(nèi)變速運行,干熄爐加紅焦時（裝入裝置打開）高速運行,干熄爐加紅焦結(jié)束時（裝入裝置閉合）低速運行；所以,和除塵風機配套的高壓調(diào)速系統(tǒng),要求具有極高的可靠性.電機參數(shù)如下：型號額定功率額定轉(zhuǎn)速額定電壓額定電流額定功率因數(shù)YKK5801-61250KW993r/min6KV150A0.831）技術(shù)要求基于以上工作特點,對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要要求如下：

1）要求要有高可靠性,長期運行無故障.2）要求有旁路功能,一旦出現(xiàn)故障,可使電機切換到工頻運行.3）變頻器輸出直接與風機電機相連接,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求調(diào)整不同轉(zhuǎn)速.4）干熄焦中控室操作人員應(yīng)能對除塵風機轉(zhuǎn)速進行監(jiān)控,并調(diào)整相關(guān)參數(shù).經(jīng)過多方調(diào)研、比較,最后決定采用東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的DHVECTOL-DI–01250/06高壓.2）變頻改造方案根據(jù)現(xiàn)場實際工況,采用一拖一手動工頻旁路方案.一次原理圖如下：圖1一次原理圖一次回路圖說明QS1、QS2為隔離刀閘開關(guān),其中QS2單刀雙擲開關(guān).變頻運行狀態(tài)：合隔離刀閘QS1,QS2置于a點,按變頻啟動規(guī)程啟動變頻器.工頻運行狀態(tài)：QS2置于b點,隔離刀閘QS1分斷,按工頻啟動規(guī)程啟動電機.檢修變頻器時,斷QS1,QS2置于b點.檢修電機時,斷QS1,QS2置于a點.3.DHVECTOL-DI–01250/06高壓系統(tǒng)構(gòu)成DHVECTOL-DI–01250/06變頻器屬于“高-高”“交直交”“電壓源”型高壓變頻器,由移相變壓器、功率單元、主控系統(tǒng)和PLC電氣控制回路構(gòu)成.其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示.圖2DHVECTOL-DI–01250/06高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1）移相變壓器移相變壓器的主要作用有三個：一是將工頻高壓電源降為低壓（620V）電源提供給每個功率單元；二是將每個功率單元輸入隔離,以便于波形疊加；三是采用移相多脈沖整流方式,降低輸入諧波含量.DHVECTOL-DI–01250/06高壓變頻器輸入電網(wǎng)電壓為6KV,每相由八個功率單元串聯(lián)而成,共有24個功率單元,相電壓為3464V,每個功率單元輸出有效值Ve＝460V,峰值輸出電壓Vp=Ve＝621V.電壓疊加如圖3所示.圖3電壓疊加圖2）功率單元功率單元是使用功率電力電子器件進行整流、濾波、逆變的高壓變頻器部件,是構(gòu)成高壓變頻器主回路的主要部分.每個功率單元都相當于一臺交-直-交電壓型單相低壓變頻器.基本結(jié)構(gòu)如圖4所示.圖4功率單元基本結(jié)構(gòu)每個功率單元結(jié)構(gòu)上完全一致,可以互換,其基本結(jié)構(gòu)如圖4所示,為基本的交-直-交雙向逆變電路,圖中通過逆變塊IGBT反并聯(lián)的二極管構(gòu)成三相全橋方式整流,整流后再給濾波電容充電,確定母線電壓,通過對IGBT逆變橋進行正弦PWM控制實現(xiàn)雙向逆變.圖5功率單元簡化原理圖每個功率單元簡化原理圖如上圖所示,可以輸出三個電平的電壓.當V1和V4導通,電流方向如紅色箭頭所示,此時輸出正電平;當V2和V3導通時,電流方向如圖藍色箭頭所示,此時輸出負電平;當V1、V3或者V2、V4導通時,輸出零電平.通過適當?shù)目刂品绞?可以使功率單元根據(jù)需要輸出不同的電平,并且保證四只IGBT功率平衡.通過改變PWM波形輸出正電壓和負電壓的交替周期,就可以改變功率單元輸出電壓的頻率.每個功率單元輸出波形按以下方式產(chǎn)生:用一定頻率的等腰三角波對需要輸出的頻率和幅值的正弦波進行比較,當正弦波大于三角波時在正半周輸出為正電平,在負半周輸出為負電平,當正弦波小于三角波時輸出零電平,由此可以得到以正弦波等效的SPWM波形.3）主控系統(tǒng)主控系統(tǒng)由主控板、光通板、接口板組成,其中主控板是變頻器控制核心,負責控制算法,波形產(chǎn)生和故障處理等；光通板負責將波形通過光纖發(fā)送到功率單元,并將功率單元故障狀態(tài)返回至主控；接口板負責外部接口的信號調(diào)理和隔離,如數(shù)字量輸入/輸出,模擬量輸入/輸出,通信等.如圖6所示.圖6主控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)4）PLC電氣控制回路PLC電氣控制回路主要完成與主控系統(tǒng)和用戶的接口以及外部故障的檢測,如控制電源、風機故障、柜門等,PLC電氣控制回路具有一定的擴展性,可根據(jù)需要來進行擴充.4.DHVECTOL-DI–01250/06高壓變頻器的硬件組成DHVECTOL-DI–01250/06高壓變頻器從結(jié)構(gòu)上由控制柜、單元柜（也稱逆變柜）、變壓器柜、旁通柜、上位機組成.1)控制柜控制柜主要由主控（CPU）、PLC、UPS、開關(guān)電源、控制電源開關(guān)、接線端子、繼電器、接觸器、開關(guān)電源、人機界面、操作按鈕等部分構(gòu)成.2)單元柜單元柜主要用于安裝功率單元.功率單元柜主要由功率單元、風機及附件、電流LEM、接線端子等組成.3)變壓器柜變壓器柜主要由移相變壓器、溫度控制器、冷卻風機等部件構(gòu)成.4)旁通柜旁通柜的主要作用是在變頻器退出運行時,讓電機和機械設(shè)備直接掛接工頻電網(wǎng)運行.5.設(shè)備運行情況及效益分析2008年5月22日,采用東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司提供的DHVECTOL-DI–01250/06高壓系統(tǒng)正式投入使用,至今該高壓一直持續(xù)穩(wěn)定運行.高速運行時40Hz,低速運行時30Hz.1)改善了工藝.投入變頻器后除塵風機可以非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整風量,并且調(diào)控方便,除塵風機運行參數(shù)得到了改善、提到了效率.2)延長了電機和風機的使用壽命.原采用液力耦合器調(diào)速,啟動時間長、啟動電流大,對風機和電機的機械沖擊很大,嚴重影響其使用壽命.而采用變頻調(diào)速,可以實現(xiàn)軟啟動和軟制動,使風機工作平穩(wěn),軸承磨損減少,大大延長了電機和風機的使用壽命和維護周期.3）加強了對電機的保護.自身有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、短路、超頻、失速、變頻器過載、電機過載、半導體器件的過熱、瞬時停電等保護措施,并能聯(lián)跳輸入側(cè)6kV開關(guān),保護功能完善,大大加強了對電機的保護.4）變頻器能遠距離操作,并可對其進行遠程/本地控制的切換,提高了系統(tǒng)控制的靈活性.5）同現(xiàn)場信號無縫接口,滿足生產(chǎn)的需要.內(nèi)置PLC,現(xiàn)場信號接入靈活.熄焦過程自動高速、低速往復運行.6）節(jié)能效果顯著.和原液力偶合器調(diào)速方式相比,風機效率穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi),電動機能耗大大降低,計算節(jié)電率可達34％,變頻改造后節(jié)能效果顯著.一、改造前液力偶合器調(diào)速能耗計算：運行說明：除塵風機為24小時工作,電機輸入電流平均約為110A. 平均每天耗電量：P=Uicosφ×24=110×6×1.732×0.86×24=23594.1kWh平均每年用電量計算（扣除全年停機檢修時間,按300天運行計算）F1=P×300=23594KW×300=kWh二、改造后高壓變頻器調(diào)速耗能計算：運行說明：除塵風機為24小時工作,采用高壓變頻器在高速運行時,電機輸入電流平均約為100A;其余時間為低速運行,電機輸入電流平均約為60A；按每天出40個爐,高速運行時間平均時間為2分鐘計算,每天高速運行時間約為80分鐘,其余時間均運行在低速.變頻器高速運行耗電量：P1=Uicosφ×1.34=100×6×1.732×0.96×1.34=1336.8kW變頻器低速運行耗電量：P2=Uicosφ×22.66=60×6×1.732×22.66×0.96=13564kW平均每天耗電量：P=P1+P2=1336.8+14129=14901kWh平均每年用電量計算（扣除全年停機檢修時間,按300天運行計算）F2=P×350=15465.8KW×300=kWh三、對比液力偶合器和高壓變頻器的節(jié)能效果分析： 全年節(jié)電量F=F1－F2=kWh－kWh=kWh節(jié)電率=F/F1