鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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車間安裝負壓風機高爐電動彭風機電氣控制技術簡介熱電廠高壓變頻
1 引言我公司有6座高爐,配套有汽動、電動鼓風機10臺。6#高爐(2200m3)配套的電動鼓風機設計和施工由武鋼設計院總承包,現(xiàn)將其設計的特點和設備情況介紹如下。
2 35kV和10kV工程 a·采用主變和主電機一對一單元接線方式,兩條35kV進線電源來自220kV總降,通過母聯(lián)互為備用,在正常運行方式下總降 220kV600合環(huán)之前,未經(jīng)調(diào)度批準35kV母聯(lián) 400不得和合環(huán)。主變高、低壓側(cè)均未設置斷路器,只在主變室內(nèi)35kV側(cè)安裝了隔離刀閘。35kV開關柜為福一開產(chǎn)品,主變?yōu)楹庾?40000kVA 35kV/10kV變壓器。(主接線圖見圖1)。
b·10kV進線柜和PT柜合二為一,三個單相PT高壓引線采用銅母排直接連接,因此檢測母線和變壓器低壓側(cè)絕緣狀況時需解開PT 的連接線,開關柜采用Siemens開關柜,配備有2500A和1250A兩種3AH1型真空開關共六臺。開關遮斷能力分別為40kA和31·5kA。 c·主電機采用SIEMENS凸極式轉(zhuǎn)子高壓同步電機,容量為32000kW。型號: IDZ2052—8AE02一Z,l并有與變頻軟啟動相配套的無刷勵磁裝置,設計為變頻軟啟動和在線直接啟動。采用變頻軟啟動時間為120s左右,由于直接啟動時電網(wǎng)必須提供足夠的短路容量及引起電網(wǎng)電壓降低等問題,投產(chǎn)以來一直未做該試驗。 d·SIEMENS斷路器控制電源中斷引起斷路器跳閘的處理辦法。 a)10kV開關設計了直流控制電源低電壓脫扣器。它是一種保護性附件,當開關控制用的直流電源下降或中斷時,能自動切斷開關。欠電壓脫扣器是電磁一體化機構,它通過電磁線圈Y7失磁來實施,設計是針對直流電源發(fā)生故障,如果開關拒動,從而發(fā)生嚴重的設備事故而考慮的,其示意圖見圖1。 b)直流工程容易發(fā)生接地故障,設置直流電源低電壓跳閘保護,不便于查處直流工程接地故障。而根據(jù)設計圖紙,緊急停機按鈕控制MMCP柜的K91及K92兩個組合接觸器。操作緊急停機按鈕K91、K92接點均打開, MMCP柜的K11、K12接觸器動作,同時啟動開關跳閘回路一和回路二。
所以取消開關低電壓脫扣功能并不影響緊急跳閘(見圖2)。鎖住直流低電壓跳閘功能,理論上是可行的。 a·MCC配備兩臺干式變壓器(SCB9— 800/10kV)和GCY型低壓開關柜,變壓器高壓側(cè)電源來自熱電廠水處理1 0kV開關站, 只在MCC室設置高壓隔離開關,低壓側(cè)進線開關采用RSA2—2000 800A的智能型開關。開關本身設置了低電壓跳閘、失壓脫扣及過流保護。低壓母線分段運行,母聯(lián)自投設計為進線失壓跳閘自投,保護動作跳閘不自投, 因其串入了開關內(nèi)置接點,如果故障未消除而手動復位,母聯(lián)將自投到故障點。 b·MCC的一類負荷為UPS及動力、潤滑油泵,整套UPS包括下列內(nèi)容: a)一路400V/50HZ進線,同時給UPS 整流器和旁路供電。 b)一個免維護的電池柜。 c)一個來自MCC的兩路400V/50HZ獨立進線柜,即自投自復裝置。 c·UPS的作用就是確保主電機不失勵(勵磁電流低于20A主電機將跳閘)及向SIMA- DYN D、MMCP等供電,正常情況下運行在on- line模式下;當出現(xiàn)過載、逆變器短路等事故情況時,UPS將自動轉(zhuǎn)換為By pass模式;另外值得注意的是在風機正常運行時UPS負載率為75%左右,如果外部電源中斷及MCC故障,電池的備用時間(backup time)不長。
3 主電機勵磁工程(ECS) a·主電機采用的無刷勵磁工程由交流勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流器組成,交流勵磁機為旋轉(zhuǎn)電樞式,其三相輸出引出端嵌在軸上,與旋轉(zhuǎn)的整流器固定連接,經(jīng)整流后供給同步電動機勵磁繞組,這樣取消了滑環(huán)和碳刷,不受滑環(huán)及碳刷容量的限制。同步電動機作變頻啟動時,在O~Ne轉(zhuǎn)速范圍里運行,為了維持同步電動機恒定的勵磁磁通,要求勵磁機能提供一個相應變化的勵磁電流,因此在電源工程與勵磁機定子間即在MMCP柜裝設一臺三相交流功率控制器,該裝置能提供與電源頻率相同的可調(diào)的三相交流電壓。用于無刷勵磁同步電機的可控硅三相交流功率控制器是由數(shù)字電流閉環(huán)控制工程控制的,在啟動過程中勵磁電流的設定值是由變頻的閉環(huán)控制工程設定的。
b·勵磁機為繞線式異步發(fā)電機,為提高勵磁可靠性,轉(zhuǎn)子采用雙層星型繞組,定子額定輸入為AC180V/50HZ/101A。轉(zhuǎn)子輸出經(jīng)整流器至主電機轉(zhuǎn)子,為DC68V/1213A(1 #機), 1182A(2#機)。勵磁電流整流器的二極管若發(fā)生故障,端電壓比率將低于正常運行狀態(tài)。當?shù)陀谠O定達到極限值時,“二極管故障”信號將在勵磁屏的OP17界面上顯示并報警。 c·同步電動機在啟動及運行過程中需要不同的勵磁電流設定值及勵磁控制方式, 不同的勵磁設定值的投入及控制方式的切換由PLC完成。當電機并入主電網(wǎng)時,可以根據(jù)具體情況,選擇恒功率或恒電壓控制,通過 MMCP柜由鑰匙操作的選擇開關來選擇,一般選擇恒功率因數(shù)控制。功率因數(shù)控制是比勵磁電流閉環(huán)控制要高一級的控制器,當電機接到供電工程上時,依據(jù)負載情況,功率因數(shù)始終保持在允許的極限范圍內(nèi)的一個固定值上。為確定功率因數(shù),無功功率和有功功率一直被監(jiān)控。如果無功功率持續(xù)超過極值達到設定的時間周期,或在一個設定的時間周期內(nèi)兩次超過極值,失步保護將動作。
4 變頻啟動裝置SFC a·變頻器作為啟動設備時,為了減少啟動電流,使機組啟動過程平穩(wěn),必須控制啟動電流,即在一定的電流限幅下運行,由于作為啟動用變頻器的最大功率只略大于機組額定速度時的空載功率,而不需要達到電機的額定功率,這樣機組的啟動電流將大大小于電機的額定電流,約為1/4In,對電網(wǎng)無沖擊,變頻啟動時間約2分鐘,而且對機械設備沖擊也很小。
1前言
福建春馳集團是福建省大型水泥骨干企業(yè)，創(chuàng)建于1993年，公司擁有兩條年產(chǎn)75萬噸新型干法旋窯熟料水泥生產(chǎn)線和一條年產(chǎn)50萬噸旋窯水泥熟料生產(chǎn)線。水泥廠1#、2#除塵風機采用異步電動機拖動，原來的電機運行方式為全速運行，風量調(diào)節(jié)采用擋板控制開度，擋板調(diào)節(jié)存在的如下問題：
（1）大量的能量損耗在擋板的截流過程中。
（2）空氣對擋板閥門和管道沖擊較大，設備損壞嚴重。
（3）擋板執(zhí)行機構為電動執(zhí)行器，不能適應長期頻繁調(diào)節(jié)。
（4）擋板調(diào)節(jié)線性度差，調(diào)節(jié)比較困難，且操作不當會造成風機震動。
采用變頻調(diào)速后，風門全部打開，降低風機轉(zhuǎn)速，使風機處于高效運行狀態(tài)，節(jié)能效果最佳。變頻器還具有以下優(yōu)點：
（1）實現(xiàn)軟啟動，對電網(wǎng)和機械負載的沖擊大大減小，延長了電機和風機的壽命。
（2）降低了軸承和密封的損壞，減少了維護工作量。
（3）采用變頻調(diào)速，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便，利用調(diào)節(jié)器4～20mA電流信號，變頻器可以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，線性度較好，風量調(diào)節(jié)平穩(wěn)。
水泥廠領導決心對除塵風機進行調(diào)速改造，考慮到國產(chǎn)高壓變頻器設備水平已接近國際水平，能滿足運行要求，公司公開招標，進行性價比比較，結(jié)果山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP37-280F型高壓變頻調(diào)速器勝出。
2現(xiàn)場除塵風機及電機參數(shù)
現(xiàn)場1#、2#除塵風機設備參數(shù)相同，下面表1給出1#除塵風機基本參數(shù)。
表1為現(xiàn)場電機參數(shù)，表2為風機參數(shù)。
表1 電機參數(shù)
負載名稱
1#除塵風機
所帶負載類型
離心風機
型號
YKK450-10
額定電壓（V）
6000
額定電流(A)
35.6
額定功率(kW)
280
額定頻率（Hz）
50
功率因數(shù)
0.81
額定轉(zhuǎn)速(rpm)
593
絕緣等級
F
生產(chǎn)廠商
蘭州電機有限責任公司
表2 風機參數(shù)
型號
XY46-SY2500D
額定風壓（Pa）
1800
額定風量（m3/h）
330000
額定轉(zhuǎn)速(rpm)
590
額定功率(kW)
280
氣體溫度（℃）
230
生產(chǎn)廠商
浙江義烏星耀風機有限公司
3山東新風光電子JD-BP37系列高壓變頻器突出特點
風光牌JD-BP37系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心，采用無速度矢量控制技術、功率單元串聯(lián)多電平技術，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標遠小于IEE519-1992的諧波國家標準，輸入功率因數(shù)高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數(shù)補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，可以使用普通的異步電機。產(chǎn)品2003年被列為國家重點新產(chǎn)品，高壓提升機變頻調(diào)速工程2005年被列為國家火炬計劃項目，獲科技部中小企業(yè)技術創(chuàng)新基金項目資助。2007年，高壓變頻器被評為中國名牌產(chǎn)品，是國內(nèi)高壓變頻器行業(yè)為數(shù)不多的兩個名牌產(chǎn)品之一。具體來說，風光高壓變頻器除具有一般普通變頻器的性能外，還具有以下突出特點：
(1)采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準。
(2)飛車啟動功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動。
(3)完整的工頻/變頻自動互切技術。現(xiàn)在的高壓變頻調(diào)速工程一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時能使高壓電機轉(zhuǎn)至工頻運行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式，手動旁路需人工操作，適應于無備用裝置或不重要的運行工況，自動旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動轉(zhuǎn)換至工頻運行。公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實現(xiàn)變頻故障情況下自動由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運行狀態(tài)，還可實現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運行的功能，整個轉(zhuǎn)換過程不會對用戶設備的運行造成任何影響。
(4)旋轉(zhuǎn)中再啟動功能。運行過程中高壓瞬時掉電3s內(nèi)恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動運行到掉電前的頻率。
(5)線電壓自動均衡技術（星點漂移技術）。變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統(tǒng)的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線電壓自動均衡技術通過調(diào)整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線電壓均衡輸出。
(6)單元直流電壓檢測：實時顯示檢測工程的直流電壓，從而實現(xiàn)輸出電壓的優(yōu)化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升工程控制性能，并可使保證運行維護人員實現(xiàn)對功率單元運行狀況的全面把握。
(7)單元內(nèi)電解電容因采取了公司專利技術，可以將其使用壽命提高1倍。
(8) 通過控制器可實現(xiàn)對各單元直流濾波電容壽命的檢測，實現(xiàn)在年檢中對單元電解電容器進行檢測，根據(jù)出廠時電解電容器的特性的比較與趨勢，可得出對電解電容器壽命的猜測，提前預知電解電容器是否可繼續(xù)運行，避免由于電容器運行出現(xiàn)非預期的工程故障，并實現(xiàn)運行維護人員對功率單元設備狀況的及時把握。
(9) 排熱結(jié)構設計合理，單元串聯(lián)多重化并聯(lián)結(jié)構，IGBT承受的電壓較低，可以有較寬的過壓范圍(≥1.15Ue)，設備可靠性更高。
(10) 具有雙路控制電源，一路為經(jīng)干式變壓器變壓后的電源，一路為外部控制電源，這樣在調(diào)試過程中，無需加入高壓主電源，就可以檢測輸出波形的正常與否。對于在現(xiàn)場安裝調(diào)試以及人員培訓很方便，大大提高了安全性。
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