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進(jìn)口水簾_安邦信高壓變頻器在電廠送風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用機(jī)械百科穆格為


安邦信高壓變頻器在電廠送風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
    

　　1引言

　　隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動(dòng)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(yīng)異步電動(dòng)機(jī)，已經(jīng)由傳統(tǒng)的改變其它機(jī)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(jìn)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(dāng)今面臨能源危機(jī)的條件下，節(jié)能降耗不僅有近期的直接經(jīng)濟(jì)效益，更有長遠(yuǎn)的社會(huì)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(diǎn)，有很好的調(diào)速和起動(dòng)與制動(dòng)性能。由于采用不控整流和全控器件進(jìn)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(yùn)行效率。非凡是通過改變送給電動(dòng)機(jī)的電流的頻率，在很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)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(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能改造上已經(jīng)得到廣泛證實(shí)。

　　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(yùn)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(diǎn)，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，功率因數(shù)高，不必采用功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，輸出波形好，不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、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(jī)。

　　2.1功率單元AMB-HVI系列高壓變頻器6KV系列每相由六個(gè)的功率單元串聯(lián)而成，10KV系列每相由九個(gè)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(gè)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(shí)還包括驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、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(gè)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(dá)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(cuò)開一定電角度，實(shí)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(gè)電平臺(tái)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(dá)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(dòng)原理IGBT驅(qū)動(dòng)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(dòng)模塊對(duì)主控系統(tǒng)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行隔離、緩沖處理后，使弱電信號(hào)（TTL電平）能夠驅(qū)動(dòng)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(dòng)模塊輔助功能還包括：對(duì)IGBT進(jìn)行短路、過流、欠壓、過熱監(jiān)測和保護(hù)。當(dāng)負(fù)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(dòng)模塊將故障信號(hào)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(jìn)行辨別處理后，發(fā)出命令使驅(qū)動(dòng)模塊停止工作，禁止該功率單元的輸出。與此同時(shí)主機(jī)中故障處理控制邏輯還會(huì)根據(jù)故障類型進(jìn)行更進(jìn)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(bào)警停機(jī)或繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)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(jì)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(gè)繞組分為三相。每個(gè)繞組為延邊三角形接法，分別有±5o、±15o、±25o移相角度，每個(gè)繞組接一個(gè)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(jìn)行隔離降壓，使得輸入側(cè)功率因數(shù)在0.96以上，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成超過國家標(biāo)準(zhǔn)的諧波干擾。

3改造方案

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收錄時(shí)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)電設(shè)備制造商，擁有一個(gè)專門團(tuán)隊(duì)服務(wù)于風(fēng)能業(yè)務(wù)，從事很多風(fēng)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(yùn)動(dòng)控制部件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造者和集成商，穆格公司為航空、汽車、風(fēng)能等各個(gè)行業(yè)度身定制各種結(jié)構(gòu)和性能測試解決方案。風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的功率將會(huì)增大到 2 MW 以上。隨著風(fēng)機(jī)均勻功率越來越大，風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)相應(yīng)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(fēng)機(jī)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(yàn)豐富，并擁有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，從而為穆格風(fēng)機(jī)測試系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)能夠在風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)快速平穩(wěn)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，使風(fēng)機(jī)獲得最大的風(fēng)能。大中型風(fēng)機(jī)一般都會(huì)采用偏航系統(tǒng)來調(diào)整風(fēng)機(jī)輪轂并使其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。精密的測風(fēng)儀器將檢測信號(hào)傳輸給電腦化控制器，經(jīng)過分析后驅(qū)動(dòng)偏航控制系統(tǒng)的電機(jī)和齒輪箱使風(fēng)機(jī)盡可能的減少風(fēng)能損失，進(jìn)步了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工作效率。為了保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安全，偏航控制系統(tǒng)不斷對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行主動(dòng)式穩(wěn)定控制。當(dāng)偏航電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，剎車系統(tǒng)在低壓狀態(tài)下工作，而當(dāng)偏航電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，剎車系統(tǒng)切換至高壓狀態(tài)并鎖止剎車，將主機(jī)室固定在理想的位置上。而頻繁的作動(dòng)對(duì)整個(gè)風(fēng)機(jī)的剎車系統(tǒng)的耐久特性是一個(gè)嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)。

只要風(fēng)機(jī)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(gè)偏航控制系統(tǒng)也就失往了控制力，嚴(yán)重威脅到風(fēng)機(jī)的安全。因而剎車系統(tǒng)的疲憊耐久力對(duì)確保風(fēng)機(jī)正常安全工作至關(guān)重要。風(fēng)能業(yè)務(wù)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(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵部分――偏航剎車系統(tǒng)進(jìn)行疲憊耐久性能測試。

技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著風(fēng)機(jī)葉片尺寸的增大，相應(yīng)地，風(fēng)機(jī)輪轂，偏航控制系統(tǒng)，包括剎車系統(tǒng)的尺寸也隨之增大�！巴瓿蛇@個(gè)測試首先面臨來自空間的挑戰(zhàn)，” 廠商代表說，“一個(gè)葉片直徑60米的風(fēng)機(jī)，它的剎車系統(tǒng)就相當(dāng)于一個(gè)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(yīng)尺寸的測試系統(tǒng)進(jìn)行測試，對(duì)廠房通風(fēng)降溫風(fēng)機(jī)、設(shè)備要求都太高，本錢也是驚人的。”

這次的廠商對(duì)于廠房的承重要求也近乎嚴(yán)苛，限重500公斤每平方米以下，這為測試臺(tái)架的設(shè)計(jì)提出了兩面夾擊的巨大挑戰(zhàn)�！耙环矫�，限重要求測試臺(tái)架質(zhì)量要輕，質(zhì)量輕就會(huì)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(dòng)力輸出，這又要求測試臺(tái)架必須有很高的強(qiáng)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(wù)開發(fā)經(jīng)理Tom Pierce說。

解決方案

作為運(yùn)動(dòng)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(duì)整個(gè)測試方案進(jìn)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(duì)位移來代替剎車碟和卡鉗之間的曲線相對(duì)位移。

穆格提供的整個(gè)測試系統(tǒng)包括測試臺(tái)架、反應(yīng)固件、500 kN伺服作動(dòng)器以及配備集成式控制油路的液壓動(dòng)力裝置和數(shù)字伺服控制器。伺服作動(dòng)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(dòng)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(dòng)模擬剎車碟與卡鉗的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而廠商的重點(diǎn)則落在易疲憊的卡鉗、剎車碟和制動(dòng)墊上，觀察其在這一過程中的磨損情況�！� Tom Pierce說。

“油缸的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)模擬剎車碟的運(yùn)動(dòng)，以此來考驗(yàn)整個(gè)剎車系統(tǒng)的耐久性能，位移和受力都可以精準(zhǔn)控制，而且這套系統(tǒng)油缸的最大輸出力達(dá)到50噸，測試系統(tǒng)所提供的精準(zhǔn)控制加上大的受力能力正是大型風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)所要求的。”廠商代表說道。

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(fù)運(yùn)動(dòng)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(jì)了冷卻水再循環(huán)系統(tǒng)以耗散試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的摩擦熱。

作動(dòng)器與剎車總成被置于一個(gè)鋼制臺(tái)架上。由于傳統(tǒng)的T型槽鐵底板測試臺(tái)架過于粗笨，無法滿足廠商對(duì)于工程設(shè)施地面低承重的嚴(yán)苛要求，于是穆格設(shè)計(jì)了創(chuàng)新的框架式加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)來控制測試臺(tái)架的總質(zhì)量，并確保其強(qiáng)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(qiáng)化了臺(tái)架的強(qiáng)度（不易變形和斷裂）。此外，穆格的工程師通過 CAE 計(jì)算分析臺(tái)架各個(gè)部位的受力情況，在較大受力點(diǎn)上加上加強(qiáng)筋，增加臺(tái)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(yàn)成功用于這個(gè)極富挑戰(zhàn)的客戶應(yīng)用中。在保證整個(gè)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(gè)測試臺(tái)架質(zhì)量輕、剛度好、強(qiáng)度高，完全滿足了其嚴(yán)苛要求。

“采用了這套測試系統(tǒng)，我們可以單純地測試一個(gè)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(jì)的耐久性�！� 廠商代表說。

下一步行動(dòng)

新能源時(shí)代已經(jīng)到來。風(fēng)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(yùn)動(dòng)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(shí)提供高性能電動(dòng)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(fēng)能核心解決方案供給商。

“我們對(duì)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(yán)苛的耐久性能測試要求，并幫助他們實(shí)現(xiàn)了提供創(chuàng)新型替換能源解決方案的目標(biāo)�！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(yán)格的客戶。

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收錄時(shí)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(fēng)機(jī)的調(diào)速控制
    
燒結(jié)廠同步主引風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制
作者：羅偉俊 鄧廣
主引風(fēng)機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)的主要設(shè)備之一。其風(fēng)壓、風(fēng)量的變化，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響很大，另外，其電耗一般占整個(gè)生產(chǎn)線的1/3左右。因此，公道地控制主引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)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(fēng)機(jī)應(yīng)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(yīng)生產(chǎn)，目前只有改變主引風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤工藝進(jìn)行風(fēng)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(fēng)機(jī)，一般風(fēng)門開度都在40％～60％之間，電能的損失和浪費(fèi)很大：其三，風(fēng)機(jī)起動(dòng)困難，起動(dòng)過程故障率高，對(duì)電網(wǎng)影響大等。為克服這些弊端，我們想到應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。

根據(jù)我們廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，燒結(jié)生產(chǎn)過程中，對(duì)風(fēng)量的要求，有一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)越先進(jìn)，對(duì)平衡的要求就越高。因此，我們萌發(fā)了主引風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)配料大小循環(huán)，三機(jī)聯(lián)調(diào)，把點(diǎn)火溫度及主燒結(jié)負(fù)壓，一同進(jìn)進(jìn)大閉環(huán)控制。這些設(shè)想的實(shí)現(xiàn)，最重要而且最困難的就是主引風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)上述連續(xù)、精確的調(diào)控，條件已經(jīng)成熟。

實(shí)現(xiàn)主引風(fēng)機(jī)變頻控制，就能公道地、隨時(shí)、動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)風(fēng)的負(fù)壓和流量，使風(fēng)量和風(fēng)壓相對(duì)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(jìn)行調(diào)節(jié)，根本無法公道應(yīng)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(biāo)都難以達(dá)到良好的指標(biāo)。主引 風(fēng)機(jī)采刷變頻調(diào)速后，原來風(fēng)門控制的風(fēng)量變成由轉(zhuǎn)速來控制，從輸出功率P與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系p=KW3（其中K為風(fēng)機(jī)常數(shù)，W為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角頻率）可知，風(fēng)量須減少時(shí)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(fēng)門功率損耗大的題目。另外電動(dòng)機(jī)起動(dòng)由原來全壓或降壓起動(dòng)，變成變頻起動(dòng)后，起動(dòng)性能大大改善，大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、沖擊大、易損傷等題目便迎刃而解了。

2 燒結(jié)大風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速的可行性

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

1）為了證實(shí)燒結(jié)風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速的可行性，我們?cè)跓Y(jié)杯試驗(yàn)中進(jìn)行了變頻調(diào)速試驗(yàn)，得到了一組令人滿足的數(shù)據(jù)如表1所示。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，未裝變頻前，風(fēng)門開度從0～90風(fēng)量基本不變，風(fēng)壓從3.24～20.77kPa變化，整個(gè)試驗(yàn)過程，電流保持3.4 A大致不變；裝變頻器后，風(fēng)門全開，600 mm 料層時(shí)，測得風(fēng)量從9 800～20000m3/h時(shí)，負(fù)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(dòng)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(dòng)機(jī)上，進(jìn)一步驗(yàn)證了燒結(jié)主風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速的實(shí)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(fù)壓下降了近4 kPa，功率節(jié)約了近600 kW，對(duì)生產(chǎn)工藝和節(jié)電產(chǎn)生了重要作用。

試驗(yàn)和實(shí)踐均充分證實(shí)，燒結(jié)主風(fēng)機(jī)應(yīng)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(dòng)機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速是否可行?通過我們的實(shí)踐。得到了充分的肯定。同步機(jī)應(yīng)用變頻調(diào)速后，拋棄了原來的異步起動(dòng)的方法，由A-B高壓變頻系統(tǒng)配套，采用同步起動(dòng)方法，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，整個(gè)過程十分平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)沖擊力。A-B高壓變頻器可做到同步機(jī)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(yùn)行效果達(dá)到最佳。

3）主引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)潤滑在直動(dòng)前由副油泵負(fù)責(zé)．起動(dòng)完畢后，是由與同步機(jī)同軸的主油泵供油的。這樣，在風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速后，主油泵可能運(yùn)行在低速狀態(tài)，所以，供油系統(tǒng)就必須考慮油量的補(bǔ)充題目：怡得公司在完成這個(gè)工作時(shí)，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(fēng)機(jī)低速時(shí)，潤滑系統(tǒng)的正常供油。這也對(duì)主風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的實(shí)施起到了重要的保證作用。

4）由于同步電動(dòng)機(jī)的冷卻是自循環(huán)風(fēng)冷，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，冷卻效果也會(huì)下降，但由于風(fēng)機(jī)的特性所致，低速時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載成立方倍下降，所以發(fā)熱量也大大減少，實(shí)踐證實(shí)，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，溫度反而下降了,廠房降溫。

3 具體方案的選擇及設(shè)計(jì)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(jìn)行這樣大的投資，必須認(rèn)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(dá)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(dāng)負(fù)載出現(xiàn)短路時(shí)或在變頻器運(yùn)行時(shí)投進(jìn)負(fù)載，都易出現(xiàn)過電流，動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(fù)載短路所引起的過電流，其運(yùn)行可靠性高，當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，電壓近似正弦波．還能實(shí)現(xiàn)發(fā)電制動(dòng)，把機(jī)械能變?yōu)殡娔芑仞侂娋W(wǎng)，線路結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(shí)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(shí)現(xiàn)燒結(jié)工藝閉控制。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

通過實(shí)際運(yùn)行，總結(jié)出該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

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

4運(yùn)行效果分析

1）從主風(fēng)機(jī)變頻器投進(jìn)后的情況看，用變頻調(diào)速與接工頻運(yùn)行情況不一樣。應(yīng)用變頻調(diào)速之前，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，風(fēng)門不能開完，否則電動(dòng)機(jī)將過載。一般正常生產(chǎn)時(shí)，風(fēng)門開度在80％～90％之間，因此相當(dāng)部分電能消耗在風(fēng)門上。2000kW電動(dòng)機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在滿載狀態(tài)，同時(shí)由于我們的網(wǎng)路電壓偏高（一般在6.3～6.7 kV），電動(dòng)機(jī)工作磁通接近飽和區(qū)，激磁損失增加工作電流上升。按運(yùn)行記錄，變頻器投進(jìn)后，電動(dòng)機(jī)只需運(yùn)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(dòng)機(jī)在正常運(yùn)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(fèi)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(dòng)性能非常理想，使大電動(dòng)機(jī)的開�？蔀樗麨�。一些短暫的停產(chǎn)，都可將風(fēng)機(jī)停下，節(jié)約了這部分電耗，還減少了機(jī)械和電動(dòng)機(jī)的損耗，此項(xiàng)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(fēng)機(jī)負(fù)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(fù)壓要求；同時(shí)，由于風(fēng)門全打開，減少了風(fēng)門損失，這部分能量在電動(dòng)機(jī)不更換的情況下，相對(duì)地能使風(fēng)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(jìn)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(fēng)機(jī)2 000 kW同步電動(dòng)機(jī)使用美國A-B公司1557電壓變頻調(diào)速控制應(yīng)用結(jié)果看，系統(tǒng)設(shè)計(jì)公道，安裝、調(diào)試方便，運(yùn)行十分可靠，節(jié)能效果明顯．對(duì)生產(chǎn)工藝有良好的促進(jìn)作用，是一個(gè)成功的范例。(end)

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收錄時(shí)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(fēng)機(jī)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(jìn)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(jiān)持的目標(biāo)，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(shí)現(xiàn)低耗高效是一個(gè)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(jī)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(shí)現(xiàn)同自動(dòng)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(yīng)用。我公司＃1、＃2一次風(fēng)機(jī)采用北京合康HIVERT-Y3109/040p高壓變頻器，本文以我公司一次風(fēng)機(jī)變頻改造項(xiàng)目為實(shí)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(yīng)用遠(yuǎn)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(fēng)機(jī)由一臺(tái)三相10kV，500kW高壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

　　一次風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：

　　型號(hào)：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(jī)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(dòng)高壓異步電動(dòng)機(jī)的變頻器HIVERT-Y3109/040p，采用手動(dòng)旁路；功率單元自動(dòng)旁路功能等；另帶有風(fēng)罩（風(fēng)道部分用戶自己做接到外面），適配電機(jī)為500kW。屬于“一拖一”手動(dòng)旁路方式，變頻器接進(jìn)原電氣回路如圖1所示。

圖1變頻器接進(jìn)電氣回路圖

　　旁路柜中有三個(gè)隔離開關(guān)K1、K2和K3，其中K2和K3為一個(gè)雙刀雙投的隔離開關(guān)。雙刀雙投隔離開關(guān)的特點(diǎn)是兩個(gè)方向只能合其一，實(shí)現(xiàn)機(jī)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(dǎo)致變頻器損壞。

　　變頻運(yùn)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(yuǎn)程啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行；

　　工頻定速運(yùn)行：K1、K2斷開，K3閉合，由合閘斷路器DL直接啟動(dòng)電機(jī)定速運(yùn)行；

　　變頻器維護(hù)、修理：K1、K2斷開，變頻器與高壓電源完全隔離。

　　旁路柜與上級(jí)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(shí)，不答應(yīng)DL合閘，DL合閘時(shí)，盡對(duì)不答應(yīng)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(shí)現(xiàn)，在DL合閘狀態(tài)下，操縱手柄被鎖死。

　　2、改造方案

　　整個(gè)改造方案包括三部分：

　�。�1）變頻器安裝在離風(fēng)機(jī)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(jī)、變頻柜頂風(fēng)道，而變頻器的所有就地操縱以及運(yùn)行參數(shù)和報(bào)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(hù)回路和“工頻/變頻工作方式”切換把手，配合一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)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(duì)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(fēng)機(jī)變頻器改造后主要的工作方式選擇和變頻器啟動(dòng)答應(yīng)程控邏輯方案如下。

　　在DCS原有一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)畫面上增加一次風(fēng)機(jī)工作方式提醒。在一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)畫面上增加變頻器啟動(dòng)按鈕，在工頻方式下，畫面提示一次風(fēng)機(jī)在工頻方式，在原操縱按鈕上按下啟動(dòng)，則合10kV開關(guān)，并在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中調(diào)整風(fēng)機(jī)進(jìn)口動(dòng)葉開度以維持風(fēng)壓。在變頻方式下，畫面提示一次風(fēng)機(jī)在變頻方式，仍在原按鈕上按下啟動(dòng)，一次風(fēng)機(jī)變頻工作方式下的10kV開關(guān)與變頻器啟動(dòng)順序是，當(dāng)操縱員按下啟動(dòng)按鈕，首先合一次風(fēng)機(jī)10kV開關(guān)，等待30s（變頻器電抗器充電時(shí)間），檢測變頻器預(yù)備好信號(hào)存在，再按下變頻器啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)變頻器。這時(shí)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的進(jìn)口動(dòng)葉保持全開，通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速改變風(fēng)機(jī)出力以維持適合鍋爐運(yùn)行工況的風(fēng)壓。

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

　　3、變頻方式下一次風(fēng)機(jī)的控制方式

　　（1）保存原來的一次風(fēng)機(jī)擋板調(diào)節(jié)方式，一次風(fēng)機(jī)在變頻方式運(yùn)行時(shí)，進(jìn)口調(diào)整擋板應(yīng)全開，通過變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)出口壓力。

　�。�2）一次風(fēng)機(jī)在工頻方式運(yùn)行時(shí)，利用原有的風(fēng)口擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng),車間通風(fēng)。

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

　　三、節(jié)能分析

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

　　按照目前兩爐一機(jī)運(yùn)行方式，參照一次風(fēng)機(jī)相同工況對(duì)比，風(fēng)機(jī)變頻投進(jìn)運(yùn)行前后的用電情況如下表。

　　一次風(fēng)機(jī)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(yùn)行7000h計(jì)，年節(jié)電量為1420781kWh。

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

　　四、變頻改造中應(yīng)留意的題目

　　熱電廠充分利用變頻器進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，不僅能進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益，而且能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益，促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。但在技術(shù)上，要根據(jù)不同的生產(chǎn)設(shè)備，選擇相應(yīng)特性的變頻器，如在對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)進(jìn)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(shí)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(yùn)行是全廠動(dòng)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(shí)現(xiàn)工頻--變頻運(yùn)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(yùn)行工藝要求，建議盡量不要選用自動(dòng)旁路。

　　2、對(duì)于大慣量負(fù)荷的電機(jī)（如鍋爐引風(fēng)機(jī)），在變頻改造后，要留意風(fēng)機(jī)可能存在扭曲共振現(xiàn)象，運(yùn)行中，一旦發(fā)生共振，將嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)機(jī)和拖動(dòng)電機(jī)。所以，必須計(jì)算或丈量風(fēng)機(jī)--電機(jī)連接軸系扭振臨界轉(zhuǎn)速以及采取相應(yīng)的技術(shù)措施（如設(shè)置頻率跳躍功能避開共振點(diǎn)、軟連接及機(jī)座加震動(dòng)吸收橡膠等）。

　　3、采用變頻調(diào)速控制后，假如變頻器長時(shí)間運(yùn)行在1/2工頻以下，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，電機(jī)散熱能力也下降，同時(shí)電機(jī)發(fā)熱量也隨之減少。所以電機(jī)的本身溫度實(shí)在是下降的，仍然能夠正常運(yùn)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(jì)中必須留意，不僅要求在電氣二次回路中實(shí)現(xiàn)電氣的連鎖，同時(shí)要求在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)互鎖，以確保變頻器的運(yùn)行安全。

　　5、低壓變頻器，由于體積較小，在改造中的安裝地點(diǎn)選擇比較輕易些。但對(duì)于高壓變頻器系統(tǒng)，體積相對(duì)較大，一般由4―5面柜體組成，對(duì)改造項(xiàng)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(jī)設(shè)備不能太遠(yuǎn)，又要考慮四周環(huán)境對(duì)變頻器運(yùn)行可能造成的影響。變頻器的安裝和運(yùn)行環(huán)境要求較高，為了使變頻器能長期穩(wěn)定和可靠運(yùn)行，對(duì)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(yīng)值，應(yīng)考慮配備相應(yīng)的空調(diào)設(shè)備。同時(shí)，室內(nèi)不應(yīng)有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導(dǎo)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(hào)干擾，控制系統(tǒng)最好埋設(shè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)，對(duì)接地電阻的要求不大于4Ω。到變頻器的信號(hào)線,負(fù)壓除塵風(fēng)機(jī)，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(shí)，根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)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(fēng)機(jī)中就采用132kW變頻器控制160kW功率的電動(dòng)機(jī)，運(yùn)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(qiáng)、可靠性高、操縱使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應(yīng)用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動(dòng)方面，對(duì)企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。


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