大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

关键词：投产机组变频器工程

大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用（共9篇）

篇1：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

高压变频技术在电弧炉除尘系统中的应用

在分析电弧炉设备的运行现状和研究电弧炉除尘系统特点的基础上,通过采用高压变频器在炼钢厂除尘系统改造中的.应用实例,介绍了高压变频技术在炼钢厂电弧炉除尘系统中实现节能降耗,提高自动化控制水平方面的应用效果.

作者：卫永锋作者单位：山西太钢不锈钢股份有限公司装备部刊名：电工文摘英文刊名：ELECTRICIAN ABSTRACTS 年，卷(期)： “”(3) 分类号：关键词：高压变频技术电弧炉除尘风机节能

篇2：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

阅览次数：881 来源：《控制与传动》作者：杨文喜秦强林陈卫东

概述：

文章根据昆钢集团二炼钢厂为了提高系统自动化程度、改善工艺条件从而在转炉吹氧风机的设计上采用了东方凯奇公司高压大功率变频器替代传统的液力耦合器进行调速的情况，结合东方凯奇公司高压大功率变频器在现场的使用情况、以及与液力耦合器进行对比后的情况总结了采用变频器后的优点、对提高工艺水平的好处以及良好的节能效果。

从使用的情况看，高压大功率变频器完全可以适应这种场合的应用，它的优异性能将会为用户带来极大的方便和产生良好的经济效益。

关键词：高压变频器，液力耦合器，除尘风机，调速节能

1.工程概述

昆钢二炼钢厂现有原设计公称容量15吨氧气顶吹转炉三座，2000年对转炉进行了扩容和氧枪改造。2001年二炼钢厂全年共产钢90.6万吨，转炉平均出钢量为22吨/炉，装入量为24吨。2002年二炼钢全年共产钢104.5万吨。

随着国民经济的高速发展，需要在现有设备条件下尽力挖掘设备潜力，提高钢铁产量。根据我们调查和分析，限制二炼钢厂综合产钢能力提高的主要因素是转炉系统产钢能力不足。

转炉产钢能力主要受出钢量，转炉作业率和缩短冶炼周期等因素制约。为实现150万吨综合产钢能力，除了对转炉扩容外，还必须提高转炉作业率和缩短冶炼周期。通过理顺物流，可减少转炉等待时间2.5分钟；提高铁水质量，增加供氧强度，缩短供氧时间2.5分钟；稳定原料成分，减少波动，可提高转炉一次倒炉出钢率，缩短终点倒炉取样及测温时间1.5分钟。冶炼周期可从现在的29.47分的基础上缩短至23.5分钟以内，使二炼钢厂的综合产钢能力达到150万吨。

在市场竞争日益激烈的前提下，昆钢集团有限公司二炼钢厂积极采取措施在增加产量的同时降低消耗，使企业在市场竞争中增加竞争力。

2.调速方案的选择

昆钢二炼钢厂在2003年6月扩建炼钢厂设计综合产钢能力为150万吨，其三座转炉分别配置三套除尘系统，该系统一方面将燃烧不完全的煤气回收，另一方面通过除尘风机排除剩余烟气，为满足钢厂节能及环保的要求，除尘风机根据炼钢工艺在吹氧及炼钢时高速运行，其余时间为低速运行。

为了满足生产工艺，使系统的运行符合工况，肯定需要系统有良好的调速性能。传统的解决办法是采用液力耦合器调速技术方案、直流调速技术方案以及其它方式的调速方案。一般采用液力耦合器进行风机调速的居多，由于液力耦合器本身的技术缺陷，在该系统中已难以较好地满足生产工艺要求，这些缺陷有：

a．采用液力耦合器时，在低速向高速运行过程中，延迟性较明显，不能快速相应，同时这时候的电流较大，如整定不好会引起跳闸，影响系统稳定性。

b．液力耦合器本身控制精度差，调速范围窄，通常在40％～90％之间； c．电机启动时，冲击电流较大，影响电网的稳定性。

d．在高速运行时，液力耦合器有丢转现象，严重时会影响工作的正常进行。e．液力耦合在调速运行时产生机械损耗和转差损耗，效率较低，造成电能浪费。f．液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。液力耦合器经过一段时间使用，其维护费用较高，g．液力耦合器故障时，无法再用其它方式使其拖动的风机运行，必须停机检修。h．耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，地面被油污蚀严重。i．风机和电机的运行噪音大，达到90dB左右，严重影响操作人员的身体健康。从以上情况来看，如果使用液力耦合器，会制约昆钢二炼钢厂节能降耗，降低生产成本，提高生产效率，增加企业竞争力的目的。

由于使用液力耦合器有这些固有的缺陷，现在有很多企业已经采用新型的高压大功率变频调速装置拖动风机，取得了良好的应用效果。

2003年6月，昆钢集团二炼钢厂和成都东方凯奇公司经过技术磋商，决定在1号转炉的除尘风机上进行变频改造，以满足风机调速的要求，改善工艺状况。3.变频改造方案实施

除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能危胁到现场生产人员的人身安全；另外，调速系统工作的环境比较恶劣；同时转炉又周期性间断吹氧；所以，和除尘风机配套的高压调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下： a.要求变频器具有高可靠性，长期运行无故障。

b.要求变频器有完美的旁路功能，一旦出现故障，可以先切换到单元旁路下运行，同时也可以使电机切换到工频运行。

c.调速范围要大，效率要高。

d.具有逻辑控制能力，可以自动按照吹氧周期升降速。

e.有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。系统原理图如下：

其中K1、K2、K3为变频器的旁通柜，K1、K2与K3互锁，从系统的原理图中可看出，进行变频改造对原系统改动较小，可在较短时间内完成改造方案，K3的加入可使变频在有故障的情况下工频旁通。该变频器的参数如下：型号：DFCVERT-MV-1000/6B 输入参数：

额定电压：三相交流6.3kV±10％频率：50Hz 输入侧电流畸变率：＜4%（30%负载以上）输入侧功率因数：＞0.96（20%负载以上）输出侧电流畸变率：＜3% 效率： 96％输出参数：

容量：1000kVA（适配电机功率800—850kW）额定输出电压：6kV 额定输出频率：50Hz 输出频率范围：0.1—50Hz 频率分辨率：0.01Hz 升降速时间：1—3000秒可调电流波形：完全正弦其它：

防护等级

IP31 环境温度

0-40℃ 环境湿度

90%,无凝结海拔高度

1860米

高低速逻辑控制功能（加减速时间均可按照工艺要求设定）具有标准PID控制功能

具备故障查询功能，与上位机联机后可以打印故障支持DCS、ProfiBus网络化运行支持远端操作显示

输入输出保护：输入缺相、欠压、过压、过流；输出过流、缺相、不平衡等内部保护：过载、过热、通讯故障、单元自动旁路故障单元等;电机参数如下：

电机型号：Y B630S1-1 额定功率： 800kW 额定电压： 6kV 额定电流： 90.6A

额定转速： 2950r/min 功率因数： 0.89 风机参数如下：风机型号：D1100 额定流量：66000m3/ h 全压：24658 Pa.g 效率：95.5%

2003年8月底变频器发往现场，9月中旬变频器完成了现场的安装调试工作并正式投入生产运行。

变频器从制造到正式投入使用，所用的生产、安装、调试周期都很短，总共仅有3个多月的时间，保证了1号转炉的技术改造的周期和正常的生产。

同传统的液力耦合器比较，东方凯奇电气有限责任公司生产的高压变频器有以下优点：

（1）运行稳定，安全可靠。原来使用液力耦合器大概40天左右就必须更换轴承，每次需停炉半天左右，带来的巨大的经济损失。DFCVERT-MV型变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。（2）节能效果较为显著，大大降低了吨钢电耗。

（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机会处于共振点运行的可能性，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机和风机的使用寿命和维修周期，提高了设备的使用寿命。

（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。

（5）变频器同现场信号采用可靠的连接方式，控制方便，性能可靠，满足炼钢生产的需要。变频器内置有PLC，现场信号接入灵活。在控制逻辑上，由现场（转炉）为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；由变频器自身的频率输出进行转速测定，可以取消原来同电机相连的测速器，由变频器为现场直接提供电机转速指示。

（6）设备适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.9kV，或者电压低至5.5kV变频器仍能正常运行。

（7）同液力耦合器比较，在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了极大改善。

（8）由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。

从现场投运来看，该变频器通常运行在高速和低速两种状态，当转炉在吹氧和炼钢时，变频器由低速转入高速状态，上升时间要求在1分钟之内完成，否则在吹氧和炼钢时要产生大量的烟气，若不能及时排出烟气，将会影响到生产甚至现场工作人员的人身安全。经过现场多次运行，DFCVERT-MV-1000/6B变频器完全能够满足这项技术要求。其次，从高速到低速也完全满足工艺的要求。

4.经济分析

根据扩建后炼钢工艺要求，炼一炉钢为23分钟。由风机中控室根据下氧枪信号给变频器一高速信号使变频器运行在高速状态，时间为8～12分钟，根据转炉出钢信号使变频器运行在低速状态，时间为11～15分钟，其中，高速状态为43HZ（2500转/分钟）；低速状态为18HZ（1000转/分钟）。现场实测到当变频器运行在高速状态时，变频器的输入电流为40.2A；当变频器运行在低速状态时，变频器的输入电流为18A；炼一炉钢变频器运行在高速状态平均所需时间为10分钟，低速状态平均所需时间13分钟；若按年工作日8000小时计算，那么，变频器在一年里高速状态的时间约3480小时，低速状态约4520小时；（1）采用变频器拖动风机时高速状态：

P1 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×40.2×0.96＝419.00544kW 低速状态：

P2 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×18×0.95＝186.58836kW平均功率 P=P1×0.8+P2×0.2=372.52kW(高速状态约80％，低速状态为20％)（2）采用液力耦合器时

高速状态：

P1’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×52×0.93＝527.68kW 低速状态：

P2’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×44×0.9＝432.1kW平均功率 P’=P1’×0.8+P2’ ×0.2=508.564W(高速状态约80％，低速状态为20％)（3）采用变频调速和采用液力耦合器调速与采用变频器调速装置运行的节能率对比： F=(P’-P)/P=(508.564-375.52)/508.564=26.17% 从计算结果知道，采用变频器技术改造后，不仅具有良好的节能效果，而且操作方便，特别适合于钢铁厂进行风机的技术改造。

5．工艺特性的改进

采用变频调速后，整个炼钢风机的工艺特性得到很大的改进，主要反映如下：（1）电机的温升和轴承温升下降明显电机温升在采用液力耦合器时的59℃下降至44℃，电机的前后轴承的温度都有响应的下降；

（2）电机的振动明显降低电机的振动由采用液力耦合器的2.2mm下降到0.2mm，改善的效果非常明显。

（3）整机的运行噪音改善明显采用液力耦合器时，无论低速高速，由于电机均处于工频运行，整机的噪音明显，达到90dB左右，但是进行变频改造后，整机的运行频率下降至40Hz左右，电机的运行噪音明显下降，低于80dB,在低速运行时基本上听不到噪音，达到65dB以下，大大改善了现场的噪音污染。

（4）日常维护包养工作量和费用下降采用液力耦合器估计每年的维护费用在5万元左右，采用变频器后，这项费用下降为数千元左右。

（5）调速范围采用液力耦合器调速范围具有相当大的限制，采用变频器后，变频范围可以任意设定，大大地增强了工艺调节能力。6.结束语

经过近半年的运行，证明DFCVERT-MV-1000/6B高压大功率变频器性能好，可靠性高，节能效果明显，满足连续生产对调速系统的要求，同时可以大大改善工艺条件，提高生产效率，具有很好的推广价值。

篇3：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

关键词：高压变频调速系统,除尘风机,节能降耗

山东石横特钢有限公司1 080m3高炉风机系统电机功率为2 200kW, 为引风机, 风量调节为入口挡板调节方式;机组运行中, 引风机的入口挡板开度最大不到75%。这样的调节方法节流损失大, 浪费电能。同时, 电机启动时的冲击电流对电机造成损害。为此采用变频调节方式对风机系统进行改造。

一、风机高压变频调速系统构成

1. 高压变频调速系统的构成

HARSVERT-A10/220 (适配2 200kW/10kV电机) 高压变频器 (2 200kW) 1台、系统旁路开关柜1台, 采用“一拖一”变频控制方式。HARSVERT-A06/220变频器参数见表1。

2. 风机调速系统特点

风机调速是由操作人员通过PLC系统的监控画面, 参照温度、负压等参数, 通过PLC的PID调节, 自动调节电机的转速, 达到调节用量的目的。监控系统主要由工控机和PLC控制系统组成 (图1) 。工控机作为监控中心, 将变频器所有的运行数据和参数利用TCP/IP通信, 在人机界面上进行实时显示;工控机也可下达指令来控制变频器的启动、停止、频率给定等。

在此基础上, 经过一段时间的积累, 可将不同负荷和温度下的给定值绘制成曲线, 定出安全的上下限, 制成风机调速专用算法, 将采集的负荷、温度参数及负压的变化值送到PLC系统中进行控制运算, 将计算结果形成4～20mA的速度给定指令信号, 反馈给变频器, 通过比较转速输出量与PLC速度给定之间的大小, 自动调节电机的转速, 实现风机的转速自动控制, 如图2所示。

二、风机系统变频调速节能分析

1. 风机变频调速的节能原理

采用变频调速, 按电机需要升降转速, 改变风机性能曲线, 使风机参数满足工艺要求, 根据风机相似定律, 变速前后风量、风压、功率与转速之间的关系工作特性如图3所示。

在第一种负载工况下, 负载工作在A点, 流量为Q1, 压力为H1。若负载仍然按n1速度定速运行, 用挡板将流量调节为Q2时, 压力将上升到H3, 负载工作点移到B点。由于挡板的截流作用, 管网阻力曲线由 (3) 变为 (4) 。在A、B两点, 负载功率分别为PA=H1×Q1, PB=H3×Q2, 实际减小的功率有限。

若不采用挡板调节, 管网阻力特性保持曲线 (3) 不变, 改用调节负载速度来减小流量, 负载按速度n2运行, 工作特性为曲线 (2) , 负载工作在C点, 流量仍然为Q2, 但压力为H2。相比B、C两点, 负载减少的轴功率为:ΔP=PB-PC= (H3-H2) ×Q2, 在风道阻力特性不变的情况下, 离心式风机的风量Q、压力H、轴功率P和转速n之间满足如下关系 (相似定理) :Q∝n, h∝n2, P∝n3。

所以有, 即通过调速方式改变风量, 风量下降一半时, 在不考虑效率的情况下, 风机轴功率将下降87.5%。当采用变频调速时, 50Hz满载时功率因数为接近1, 工作电流比额定电流值低, 因变频装置内滤波电容产生改善功率因数, 为电网节约20%容量。变频调速在风机应用中节能效果显著。

2. 高压变频调速节能分析计算

(1) 现场工况技术数据

现场工况技术数据见表2。

(2) 工频状态下的耗电量计算

电机耗电功率计算公式: (1)

累计年耗电量公式:Cd=T×∑ (Pd×δ) (2)

式中:Pd———电动机功率;

Cd———年耗电量值;

U———电动机输入电压;

I———电动机输入电流;

——功率因子;

T———年运行时间;

δ———单负荷运行时间百分比。

根据计算公式 (1) 、 (2) , 可得出工频情况下负载的耗电量为1 690.57万kW·h, 设备工频运行功率为2 113kW, 设备工频的年耗电费为1 014.34万元。

(3) 变频状态下的年耗电量计算

对于风机类负载, 变频状态下的计算如下。

由轴功率:P′=λ·Q·H (3)

式中:P′———风机轴功率;

Q———风机出口流量;

H———风机出、入口压力差;

λ———管网特性系数。

代入风机的额定值, 得出其管网特性系数λ。

将风机在不同负载下的λ、压力、流量值分别代入上式, 求得P′轴功率。

电动机效率ηd与电动机负荷率β之间的关系如图4所示。

变频器效率ηb与系统负荷率β之间的关系如图5所示。

综合考虑到电动机效率ηd和变频器实际效率ηb, 查图得出电动机效率ηd=0.88;变频器效率ηb=0.95。

式中:P′——风机轴功率。

累计年耗电量Cb=T×∑ (Pb×δ) (5)

式中:T———年运行时间;

δ———单负荷运行时间百分比。

根据计算公式 (3) 、 (4) 、 (5) , 可得出变频情况下负载的耗电量为设备变频后运行功率1 795kW, 年耗电量1 436.16kW·h, 年耗电费861.69万元。

(4) 节能计算

变频改造后, 可计算出各负载上变频后与工频相比每年的节电量为254.413 5万kW·h, 年节电费152.6万元, 节电率15.0%, 经济效益非常可观。

三、结语

篇4：高压变频器在除尘系统的应用

【摘要】高压变频器实现了对除尘风机的无极调速，满足了生产工艺过程对电机调速控制的要求，达到高效率和高质量的目的，可以大幅度的节约能源，降低成本。

【中图分类号】TN773.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0159-01

1.引言

在高炉出铁的过程中，出铁场会产生大量的灰尘、烟气以及一些有害物质，除尘系统将这些有害物质进行处理。根据炼铁工艺，高炉每天平均出铁12炉，在出完铁20---30分钟后，出铁场基本没有灰尘，烟气。安钢炼铁厂1号高炉除尘风机采用800KW电机拖动，除尘风机在生产过程中处于工频状态运行，风机启动后电机按额定转速运行，通过调节风门挡板的开度来调节风量，以满足生产工艺要求。除尘风机的使用率大约70%左右，造成大量的电能浪费，另外，由于风机直接启动振动大，而且启动电流约是额定电流的3—7倍，对电网，电机等冲击大，因此，对出铁场除尘风机进行高压变频技术改造。

2.变频改造

目前，主流的高压变频器产品主要有三种类型：（1）电流源型；（ 2 ）三电平型变频器；（3）单元串联多电平型变频器。目前在国内，基于低压 I G B T功率单元串联的高压变频器逐渐成为市场主流。单元串联多电平型变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，使其负载下的电网侧功率因数接近1，输出侧采用多电平正弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机。另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机造成的损失，并且系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。

2.1 电机、变频器技术参数

（1）电机参数

型号

高压变频器主要由变频单元柜，变压器柜和旁路柜组成。在原高压配电室东侧新建长14米，宽10米，高5米的配电室。配电室内安装高压变频设备。

（1）变频单元柜保证整个调速系统的安全可靠运行。功率单元是高压变频调速系统的主体部分，电源电压及频率的改变在这里完成。功率单元的前端与变压器连接，接收变压器供给功率单元的电源，由具有相同结构和功能的多个功率单元串接成星型连接的三相高压电源，以该电源作为高压电动机的输入电源。串接后的三相高压电源，通过控制机的控制，可以实现频率及电压的改变，从而实现对高压电动机的调速。

（2）变压器柜是高压变频调速系统的供电中心。变压器柜是一台特殊结构的干式整流变压器，其原边通过旁路柜内的高压隔离开关与电网相连，而副边绕组则根据电压等级和变频功率单元的级数分为多组，与功率单元内的功率单元连接，为所有功率单元供电。变压器的多组副边绕组经过移相向功率单元供电后，可以构成几十到几百余脉冲系列的多级移相叠加的整流方式，这样可以大大改善网侧的电流波形，提高网侧的功率因数，无需任何功率因数补偿及谐波抑制装置便可将负载下的网侧的功率因数提高到0.95以上。

（3）旁路柜接收网侧的高压电源，通过输入高压隔离开关向变压器柜内的变压器的原边供电，同时，将功率柜内的功率单元输出的高压电源经高压隔离开关送至高压电机。在旁路柜内装有旁路高压隔离开关系统，以保证在变频调速系统出现故障时，用户设备仍可以工作。如图3所示：

QF：变频器输入侧的高压开关柜

KM1、KM2、KM3、KM4：高压变频器内置真空接触器

QS1、QS2：高压变频器内高压隔离开关

旁路柜通过KM3、KM4的控制，可自动或手动在变频状态和工频状态之间切换。变频状态下，KM3闭合，KM4断开，变频器控制电机；工频状态下，KM3断开，KM4闭合，在切换至工频带动电机。

3.改造后的效果：

3.1风机变频改造后，通过计算，节能在38%以上，改造具有显著的经济效益。

3.2采用变频调节后，避免了启动对电机的冲击，系统实现软启动，电机逐渐加速，基本上没有对电机的冲击，并且启动噪音小。由于启动缓慢，减轻了启动机械转矩对电机的机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。另外，转速的降低也相应地延长了许多零部件的寿命，特别是轴承的寿命。

3.3采用变频调节后，启动时间相应延长，电机启动电流大大降低，减少了对电网的冲击。

3.4采用变频调节后，降低了对电网质量的污染，电机网侧功率因素大于0 .9 5，并且变频器输入输出谐波含量非常低，不需要滤波器就可以达到国家标准要求。

篇5：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

闫国刚八宝煤业（集团）公司

高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用

摘要:本文主要介绍了国产高压变频器在煤矿皮带运输机中的应用情况。针对由2台高压异步电机拖动的皮带运输机，采用了一系列方法成功的解决了皮带运输机运行中的同步、功率平衡、调速等问题。成功地应用在白山八宝煤矿主提升皮带机。应用情况表明，改造是成功的。

关键词：高压变频器 功率单元串联多电平煤矿皮带运输机同步控制调速

一、引言

随着电力电子技术、控制技术和电力器件制作工艺的进步，变频器技术发展迅速，尤其是国产变频器的发展更是如此，国产变频器经历了一段曲折的路程，现在走上了飞速发展的时期，国产变频器在风机、水泵等一般负载上的应用已成熟，但在提升机、皮带运输机等特殊负载上的应用实例还不多。矿用皮带输送机一般都采用工频拖动，液力耦合器传动，存在传动效率低、启动时电流冲击及机械冲击大、无法平衡功率等问题，造成了系统运行不经济；皮带及皮带架子损坏和液力耦合器及减速机磨损严重，维修及维护成本高；存在无功环流损耗。因此，对皮带运输机进行变频改造，不但大大减轻皮带机各环节的损坏程度，有利于降低企业生产成本，提高企业经济效益，还符合国家建设节约型社会的主题，具有非常现实的经济意义和社会意义。

二、煤矿皮带运输机的变频改造

1、皮带运输机的工作原理

皮带运输机是通过电机驱动滚筒，靠皮带和滚筒间的摩擦力牵引皮带，皮带通过张力变形在支撑辊轮上运动。皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波极易撕断皮带。因此，带式输送机必须加设软起动装置。目前煤矿采用的软起动装置绝大部分是在电机和滚筒间串接液力偶合器。

2、皮带运输机的运行工况

原皮带机是双主动辊驱动，采用两台电机拖动，电机功率为220KW，减速机传动比为55.49，起动方式是采用直接起动，即一台电机先送电起动，间隔1秒左右，起动电流降下来后，另一台电机再送电起动。在电机与减速机之间采用液力耦合器连接，以减小机械冲击。皮带机起动起来以后始终以一个速度运行，皮带运行速度为2米/秒。

3、变频改造的必要性

原系统采用液力偶合器解决了皮带机的起动问题，但仍具有明显的缺点：(1)只能在空载时起动，起动电流大。采用液力偶合器时，电机必须先空载起动。起动电流为电机额定电流的5--7倍。很大的瞬间起动电流会在起动过程中产生冲击，起动瞬间会使电网电压下降，影响电网内其它用电设备，另外，还会引起电机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。(2)液力偶合器长时工作时，引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。(3)采用液力偶合器时，皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，容易引起皮带断裂和老化，因此对皮带强度要求较高，另外，起动速度快，突然起动加速，对减速机及皮带架子等机械部分的机械冲击相当大，对其造成的损坏程度也很大，相对减少其使用寿命。(4)皮带运输机系统采用两台电机驱动，存在两台电机间的功率不平衡问题，重载时更为明显，直接影响了皮带运输机的最大运量。(5)原系统不能实现调速，在皮带检修时，皮带速度快，增加了工人检修的难度。

三、皮带机变频器的技术特点

吉林八宝煤业有限责任公司强力皮带运输机皮带运输机担负着井下煤炭外运的任务，一旦皮带运输机出现故障就会使全矿停产，直接影响煤矿的产量，故对变频器的可靠性要求极高；又由于井下设备与皮带运输机共用，故要求变频器对电网有较低的的谐波干扰。故皮带机变频器具有以下技术特点，适应皮带运输机的特点和现场工况，1.基本技术与性能要求

1.1.变频装置输出谐波及对电网反馈的谐波符合IEEE519 1992及中国供电部门对电压失真最严格的要求，高于国标GB14549-93对谐波失真的要求。输入功率因数高（大于95%），电流谐波小（远小于国家标准5%），不需要功率因数补偿和谐波抑制装置就可满足现场条件。

1.2.变频装置对电网的波动有较强的适应能力，在-10％～＋10％电网电压波动时，可满载输出；可以承受-20％、+15%的电网电压波动而正常运行，完全适应煤矿恶劣的电压环境。

1.3.变频装置带故障自诊断功能，对所发生的故障类型及位置提供中文指示，能在就地显示并远方报警，便于操作人员和检修人员能及时辨别和解决所出现的问题。1.4.变频器的最大输出力矩不小于电动机额定力矩的200%，运用提升机变频器起动控制技术，可使电机能在较大的重载下启动，可适应负载的突变。

1.5.变频器能够对2台电机的同步启动、停止功能。在运行过程中能够自动地实现转差调节和功率平衡调节；

1.6.变频器采用5速度段控制，每个速度段可分别设置，简化了操作工的操作步骤。2.皮带运输机变频调速系统 2.1.变频器主回路图

皮带运输机采用一拖一方式，其主电路如图1所示。

两台变频器分别拖动两台电机，K1、K2组成变频通路，K3为工频旁路通路。

2.2.变频器控制系统

变频器采用远程控制，操作工可远程开机、停机以及监测变频器运行参数和运行状态；变频器采用波段控制，共分5个波段，可根据工况要求事先设好这5个速度段，操作工可根据实际工况来自由选择运行速度；两台变频器之间可实现联动控制（可在操作界面设置）；变频器具有自动功率平衡功能，可实现两台电机的同步运行。2.3.变频器的运行方式

双机运行：两台变频器都必须设为双机运行，并且其中一台设为主机，另一台设为从机，当两台变频器都具备起动条件后，变频器的开机操作才有效；变频器运行后，主机按给定频率运行，另一台跟随运行，两台变频器各自实时检测输出电流、电压等参数，经过内部运算获得电机的转差率、转速、功率等，这时从变频器再与主控变频器的相应运行参数进行比较，获得两机的运行偏差信号，经从机CPU运算后输出新的PWM控制信号，来调整从机的输出频率和功率，以实现变频器的同步运行和自动功率平衡。

单机运行：两台变频器都可设为单机运行，当设为单机运行后，只能起动其中一台变频器，两台变频器无关联。2.4.变频器保护功能

变频装置系统有过压、过流、欠压、短路、过载、过热、缺相等保护功能。变频器可与原皮带机综合保护装置如烟雾、打滑、跑偏、煤位、瓦斯、纵向撕裂、急停等对接，并完成各项安全保护性能，具体综合保护处理方案可由用户在人机界面上设定。一旦出现系统出现故障，变频器将发出声光报警信号。所有故障情况及故障位置，均在人机界面上显示出来，便于用户根据故障情况采取相应措施。

四、变频改造后的运行效果及分析

1.真正实现了皮带运输机系统的软起动

运用变频器对皮带运输机进行驱动，运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。2.实现皮带机多电机驱动时的功率平衡

应用变频器对皮带机进行驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。

3.降低设备的维护量

变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现皮带运输机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机起动时对皮带架子及减速机等机械部份的冲击及损坏。不但减少了事故率以及维修量，同时降低了维修费用，4.方便皮带检修

采用变频调速后，可将皮带机运行速度降到很慢，解决了以前由于皮带机运行速度过快而难于检修皮带的问题，缩短了检修时间，提高了皮带的检修效率。

5.提高运输能力

改造前，若想提高皮带运行速度很难，因为皮带速度越高，要求减速机的减速比越小，电机的功率越大，起动时对电气及机械系统的冲击越大，相对带来的损害也越大，采用变频起动后，由于起动为软起动，速度是从零开始慢慢增加，所以即便提高皮带运行速度，也不会增加电气及机械方面的起动冲击能量，不会带来不良影响，经改造后，减速机的传动比由原来的55.49改为45，电机功率由原来的220KW改为280KW，皮带运行速度由原来的2米/秒提高到2.5米/秒，皮带机的运行速度增加了25%，提升能力由原来的188吨/小时提高到230吨/小时，大大提高了皮带机的运输能力。6.节约能源

通常情况下，煤矿用电机在在设计选型时都留有较大的裕量，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。

采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力偶合器这个环节。而液力偶合器本身的传递效率是不高的，并且液力偶合器主要是通过液体来传动，而液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率可提高5%～10%。

在变频运行中，在运煤量不大的下或空载的情况下，可将皮带机的运行速度降低，也可节约一部分电量。

从整体上看，虽然皮带机的电机功率增大了，传动比减小了，皮带运行速度提高了，提升能力提高了，但用电量相对减少了，据不完全统计，改造后吨煤电量可减少0.46度，按06年120万吨产量计算，年节约电量为55.2万度，仅电费每年可节约25万元。

篇6：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

华能井冈山电厂规划设计容量为192万kW, 分2期建设。一期工程 (2×300MW燃煤发电机组) 于1998年11月17日开工建设, #1机组于2000年12月17日投产, #2机组于2001年8月3日投产;2009年12月25日, 二期工程#4机组顺利通过168h试运行, 圆满实现了#3、#4机组“年内双投”目标, 电厂总装机容量达到192万kW, 成为江西省目前装机容量最大的发电厂。二期工程2×660MW超超临界燃煤发电机组采用东方电气股份有限公司的三大主机设备, 自投运以来, 机组运行稳定。为了进一步提高经济效益、节能降耗、减少对设备的长期磨损, 华能井冈山电厂决定分别对#3机组和#4机组共计4台锅炉引风机进行了变频技术改造, 选用了东方日立 (成都) 电控设备有限公司生产的DHVECTOL-HI04750/06大功率高压变频器。

2 引风机系统

2.1 系统参数

系统各设备技术参数见表1。

2.2 DHVECTOL-HI04750/06型高压变频器

2.2.1 系统构成

DHVECTOL-HI04750/06高压变频器采用单元串联多电平技术, 直接6kV输入, 直接6kV输出。由主控制系统、功率单元、移相变压器和旁通系统组成, 其系统结构和拓扑图分别如图1、图2所示。

该系统由24个功率模块组成, 每8个功率模块串联构成一相, 三相Y连接, 直接输出6 k V到电机。

2.2.2 主控制系统

DHVECTOL-HI04750/06变频器控制系统采用鲁棒型

无速度传感器矢量控制, 对2 4个大功率模块进行频率精确智能控制, 使变频器提供精确稳定的电压和频率输出, 控制系统还对变频器各级系统进行时时监控, 实现故障的及时报警和保护。

控制系统采用日立专用智能变频控制芯片, 变频器具有极高的可靠性和安全性, 同时具有良好的抗干扰和高精度控制性能。

2.2.3 输入侧变压器

移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压, 各副边绕组在绕制时采用延边三角接法, 相互之间有一定的相位差。

系统变压器副边绕组分为8级, 每级电压460V, 相互间移相15°, 构成48脉冲整流方式。这种多级移相叠加的整流方式, 消除了大部分由独立功率模块引起的谐波电流, 可以大大改善网侧的电流波形, 使变频器网侧电流近似为正弦波, 使其负载下的网侧功率因数达到0.95以上, 有效地阻止了向输入侧电网污染。

另外, 由于变压器副边绕组的独立性, 每个功率模块的主回路相对独立, 其工作电压由各个低压绕组的输出电压来决定, 工作在相对的低压状态, 类似常规低压变频器, 便于采用现有的成熟技术。各模块间的相对电压, 由变压器副边绕组的绝缘承担, 避免了串联均压问题。

2.2.4 逆变模块

移相变压器的每级副边绕组的输出作为每个功率模块的三相输入。逆变模块是整台变频器实现变压变频输出的基本单元, 整台变频器的变压变频功能是通过单个功率模块实现的, 每个功率模块都相当于一台交-直-交电压型单相低压变频器。

功率模块整流输入侧用二极管三相全桥不控整流, 中间采用电解电容储能和滤波, 逆变输出侧为4只IGBT组成的H桥, 电路结构如图3所示。

2.2.5 输出侧结构

输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成 (星型接法) 给电机供电, 通过对每个单元的P W M波形进行叠加, 可得到阶梯正弦P W M波形。这种波形正弦度好, dv/dt小, 对电缆和电机的绝缘无损坏, 无须输出滤波器, 就可以延长输出电缆长度, 可直接用于普通电机。同时对电机的谐波损耗大大减少, 消除负载机械轴承和叶片的振动。

2.3 变频器的旁路柜

每一套引风机变频器配置一套手动旁路柜, 直接控制变频器的输入输出, 通过旁路柜的切换操作来实现引风机的工频、变频运行方式的切换。工频、变频侧隔离开关之间采用电气互锁和机械互锁相结合方式, 操作方便、安全可靠。

机组正常运行时, A、B两侧引风机同时采用变频方式运行。当引风机变频器出现重故障时可手动旁路柜切换成工频方式运行, 旁路柜具有明显断点, 实现变频器主回路高压完全隔离, 为变频器的检修提供了安全保障。

旁路柜主回路如图4所示。图4中, QS1、QS2为隔离刀闸开关, 其中QS2为单刀双掷开关。当变频运行状态:合隔离刀闸QS1, QS2置于a点, 按变频启动规程启动变频器;当工频运行状态:Q S 2置于b点, 隔离刀闸Q S 1分断, 按工频启动规程启动电机。

检修变频器时, 断QS1, QS2置于b点;检修电机时, 断QS1, QS2置于a点。

3 变频节能改造效果分析

在不同负荷工况下, 引风机系统现场实际运行参数见表2。

变频改造后, 根据最近负荷率60%~80%, 结合表2初步估算出每台引风机每小时平均可节约电流1 3 0 A左右。

该公司平均上网电价约0.4元/kW.h, 每小时节电价值约合人民币486.3456元。按全年火电设备利用小时数5000h计算, 节电价值约243.1728万元/台, 两台引风机约486.3456万元。

4 结语

近年来, 国内超超临界发电机组装机容量快速增长, 代表着国内火力发电技术的发展方向, 目前大功率高压变频器在660 MW以上超超临界发电机组引风机上的节能改造应用国内尚无成功先例, 东方日立 (成都) 电控设备有限公司大功率高压变频器在华能井冈山电厂的应用案例, 预示着大功率高压变频器在大型火力发电机组的应用前景越来越广。

摘要：介绍DHVECTOL大功率高压变频器在华中地区首台660MW超超临界机组引风机系统中的变频节能增效情况, 结果表明, 采用DHVECTOL大功率高压变频器对引风机进行变频调速节能改造, 具有投资省、见效快、可靠性高等特点。

关键词：高压变频器,发电厂,引风机

参考文献

[1]东方日立 (成都) 电控设备有限公司.高压大功率变频器产品技术手册

[2]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京:机械工业出版社

篇7：高压变频器在除尘系统的改造

1.引言

在高炉出铁的过程中，出铁场会产生大量的灰尘，烟气以及一些有害物质，除尘系统将这些有害物质进行处理。根据炼铁工艺，高炉每天平均出铁12炉，在出完铁20---30分钟后，出铁场基本没有灰尘，烟气。安钢炼铁厂1号高炉除尘风机采用160KW电机拖动，除尘风机在生产过程中处于工频状态运行，风机启动后电机按额定转速运行，通过调节风门挡板的开度来调节风量，以满足生产工艺要求。除尘风机的使用率大约70%左右，对于电量的需求非常的大，造成了很大的浪费；另外，风机在启动的过程中会造成巨大的振动，电机启动电流可能达到额定电流的3-7倍，对于电网会造成非常大的冲击。所以对出铁场除尘风机进行高压变频技术改造。

2.变频改造

2.1变频器的选型：安钢炼铁厂选用的是荣信RHVC系列高压变频器。荣信高压变频器是采用目前世界上先进的IGBT功率单元串联多电平技术，数字控制技术，SPWM脉宽调制技术及超导热管散热技术研制而成的系列高压电机节能调速产品。此产品具有高效节能、高功率因素及高可靠性等特点，结束了传统方法造成的能源和人力的浪费，延长了电机等设备的使用寿命，方便电机的保养和维护。

荣信RHVC系列变频器采用IGBT变频功率单元串联多重化叠加技术，属于高—高电压源型变频器，高压直接输入输出，无需输出变压器，效率高，输出频率范围宽。高压变频器实现了电机的软启动，启动电流小，而且可以连续调速，选择最佳速度，还可以根据用户的速度曲线图完成自动控制，既节约能源，又提高了生产效率，还可以实现远程监控和网络化控制，可以和用户现场灵活接口，满足用户的不同要求，采用光纤通讯技术，使系统抗电磁干扰的性能增强，运行更加安全可靠。

2.2变频器的安装：荣信RHVC高压变频器主要由功率柜、移项变压柜和旁路柜组成。在现有的高压配电室东面在建一个配电室，规格要求在14*10*4米，新的配电室内的装备有PLC控制柜、变频单元柜、变压器柜和旁路柜，对电机的控制实现本地和远程DCS两种控制方式。对于电机转速的控制是由变频装置来进行的，远程的DCS向变频装置发送相应的速度调节信号就能够实现对电机转速的控制，同时DCS还可以实现对电机运行情况的实时监控。DCS就是远程配电箱，运用DCS可以实现对变频器的远程控制。采用DCS装置时线路也要进行更改，电机启动柜的出现由最初的接入电机更改为经过新增的变频柜接入电机。其中旁柜的主要作用是进行变频运行和工频运行之间的切换。移项变压器可以有效的消除输入谐波，对变压器可以采用本地控制和DCS远程控制这两种方式来控制器启停，远程的DCS向变频装置发送相应的速度调节信号就能够实现对电机转速的控制，同时DCS还可以实现对电机运行情况的实时监控。DCS就是远程配电箱，运用DCS可以实现对变频器的远程控制，采用远程配电箱可以对变频器进行各种操作，包括启停、调速等。操作人员的所有操作都可以通过DCS来完成。

3.改造后的效果：

3.1带来经济效益进行改造后，电机的运行更加稳定，频率维持在45Hz，一次侧电流也有原来的30A降到了现在的18A，这样就可以实现31%以上的节能，可以为企业带来一定的经济效益。

3.2延长电机使用寿命 改造后电机在启动和加速的过程中所受的冲击更小，同时电机运行也更加的平稳，噪音也小。采用DCS对电机的其他和加速仅需控制，电机的启动是缓慢的，加速是逐步进行的，因此电机在启动和急速过程中所受到的机械扭矩的冲击就会减小，电机不易受到损伤，电机的寿命得以延长。同时电机的运行更加的平稳，电机内各零部件的使用寿命也会延长。

3.3电网所受冲击变小经过改造后，电机实现了软启动，电机的启动时间变长，加速也更加均匀，电机的启动电流也会相应的减小，电网所受到的冲击也会减小很多。

3.4电网污染减少改造后，电机网侧功率因素大于0 .9 6，并且变频器输入输出谐波含量非常低，电网污染很容易就可以达到国家的制定的相应标准。

3.5降低操作人员的工作强度改造后，操作人员运用DCS可以实现对变频器的远程控制，采用远程配电箱可以对变频器进行各种操作，包括启停、调速等。操作人员的工作强度进一步降低，工作效率也更高。

4、设备运行情况

4.1运行稳定，安全可靠。在改造之前，对电机的启停进行控制使用的是液力耦合器，这一做法的缺点是轴承的磨损特变大，平均40天左右就要进行一次更换，每次更换轴承都需要半天时间，在这半天中必须要停炉，所造成的经济损失是巨大的。但是是使用HARSVERT-A06/076变频器对电机进行控制和监控后，因为其具有免维护的特点，保养工作只是对通风滤网进行清洗就可以完成，而且不需要停炉，生产的连续性得到了保障。HARSVERT-A06/076变频器自从tourism使用以来一直保持正常的运转，在使用过程中也没有出现故障。

4.2节能效果好吨钢电耗明显降低。

4.3 HARSVERT-A06/076变频器的使用使电机的启停更加缓慢，同时变频器为电机提供的无谐波干扰和正弦波电流保证了电机运行的稳定，故障率明显降低。同时，变频器设置共振点跳转频率，电机在启动和急速过程中所受到的机械扭矩的冲击就会减小，电机不易受到损伤，电机的寿命得以延长。同时电机的运行更加的平稳，电机内各零部件的使用寿命也会延长。

4.4对于电机的保护方面，变频器要比继电器的保护效果更好。

4.5变频器对于电网的适应能力极强，就算是处于6.7KV的电网电压下，变频器仍能正常的工作。

4.6在改造之前，对电机的启停进行控制使用的是液力耦合器，采用这一方式对电机进行控制使得电机的运行噪音比较大，而使用变频器可以有效的降低电机的运行噪音。同时使用变频器对电机进行控制不需要定期的更换轴承，因为更换轴承而造成的环境污染问题也得到了有效的解决。

5、结束语

几个月的实践应用表明， HARSVERT-A06/076高压大功率变频器的性能比较稳定，同时使用效果也非常好，对于企业的节能、正常生产等都有非常大的帮助。我公司也在其他的风尘机中使用这一设备。

参考文献：

[1]刘凤袖. 高压变频器在广州发电厂给水系统改造中的应用[D].华南理工大学，2012.

[2]朱思国. 6KV-900KW功率单元级联型高压变频器的研制[D].湖南大学，2007.

[3]吴加林. IGBT直接串联高压变频器[J]. 电工技术杂志，2003，02：1-4.

篇8：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

高压交流变频调速技术以显著的节能效益、高精确的调速精度、宽范围的调速、完善的电力电子保护功能,以及易于实现的自动通信功能,得到了广大用户的认可和市场的确认,在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面,也给使用者带来了极大的便利,使之成为企业电机节能方式的首选。

山东石横特钢1080m3高炉出铁厂除尘风机电机功率为2200k W,为引风机,风量调节为入口挡板调节方式。机组运行中,引风机的入口挡板开度最大不到75%。这样的调节方法仅仅是改变通道的流通阻力,而驱动源的输出功率并没有改变,节流损失相当大,浪费了大量电能;电机启动时会产生5~7倍的冲击电流,对电机构成损害;出铁厂除尘风机系统自动化水平低,不能及时调节,运行效率低。为此采用变频调节方式对风机系统进行改造,以减少溢流和节流损失,提高系统运行的经济性。

1 出铁厂除尘风机高压变频调速系统

根据目前设备配置和运行状况,将引风机改为变频器驱动。风量由PLC给定4~20m A信号调节。

选用HARSVERT-A10/220(适配2200k W/10k V电机)高压变频器(2200k W)1台、系统旁路开关柜1台(手动,用于变频/工频切换),采用“一拖一”变频控制方式。HARSVERT-A06/220变频器参数:变频器容量,2250 k VA;适配电机功率,2200 k W;额定输出电流,220A;输入频率,45~55 Hz;额定输入电压,10000V±10%;输入功率因数,0.95(>20%负载);变频器效率,额定负载下>0.96;输出频率范围,0~120 Hz;输出变频分辨率,0.01 Hz;过载能力,120%(1min),150%(3s)200%(立即保护);模拟量输入,0~10V/4~20m A,任意设定;模拟量输出,0~10V/4~20m A,可选;加减速时间,0.1~3000s;控制开关量输入输出,可按用户要求扩展;运行环境温度,0~40℃;贮存/运输温度,-40~70℃;冷却方式,强迫风冷;环境湿度,<90%,无凝结;安装海拔高度,<1000m;防护等级,IP20。

操作人员通过PLC系统的上位机画面,参照除尘烟气温度、负压等参数,对PLC的输出值进行调节,此输出值为反馈给变频器的4~20m A标准信号。对应不同的频率(速度)给定值,变频器通过比较转速输出量与PLC速度给定之间的大小,自动调节电机的转速,实现风机转速控制,从而达到调节的目的。变频器监控系统主要由工控机、打印机、PLC控制系统(主要包括PLC、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、通信模块、UPS电源和一些通信电缆等)组成,画面如图1所示。工控机作为监控中心,通过TCP/IP通信,将变频器所有的运行数据和参数在人机界面上进行实时显示;工控机也可下达指令来控制变频器的启动、停止、频率给定等。

经过一段时间的积累,可将不同负荷和温度下的给定值绘制成曲线,定出安全的上下限,制成风机调速专用算法,同时利用热工一次测量元件,将采集的负荷和温度参数及负压的变化值送到机组PLC系统中进行控制运算,将计算结果形成4~20m A的速度给定指令信号,反馈给变频器,变频器通过比较转速输出量与PLC速度给定之间的大小,自动调节电机的转速,实现风机的转速自动控制,如图2所示。

出铁厂除尘风机变频系统具有如下特点:出铁厂除尘风机变频系统,既可以变频调速运行,也可以直接投工频运行;为变频器提供的交流220V控制电源掉电时,由于变频器的控制电源和主电源没有相位及同步要求,变频器可以使用UPS和直流供电继续运行,不会停机;在现场PLC速度给定信号掉线时,变频器提供报警的同时,可按原转速继续运行,维持机组的工况不变;变频器配置单元旁路功能,在局部故障时,变频器可将故障单元旁路,降额继续运行,减少突然停机造成的损失;保留原电机继续使用,不改变原有风机设备任何基础;和出铁厂除尘风机的PLC系统实现无缝连接。

2 节能分析

风机额定参数:型号,LQ40A11NO25C;轴功率,2118 k W;额定流量,6500 m3/h;额定压力,15.5 k Pa;额定转速,1500 r/min;效率0.96。

匹配电机:型号,YKS6304-4异步电机;额定功率,2200k W;额定电压,10 k V;额定电流,155A;额定转速,1485 r/min;功率因数0.85。

实际运行参数:阀门开度,90%;实际运行电流,143A;实际运行电压,10k V;实际运行功率因数085;实际压力,14.68k Pa;实际流量,4120 m3/h;年运行时间,8000 h。年平均电价,以0.6元/度计。

(1)工频状态下的耗电量计算。

电机耗电功率计算公式:

累计年耗电量公式:

式中,Pd为电动机功率;Cd为年耗电量值;U为电动机输入电压;I为电动机输入电流;cosφ为功率因数;T为年运行时间;δ为单负荷运行时间百分比。

通过计算可得出工频情况下,设备功率2113k W,年耗电量16905706k W·h,电费10143423元。

(2)变频状态下的耗电量计算。

消耗功率:Pb=P′ηb×ηd

式中,P′为风机轴功率;ηd为电动机效率;ηb为变频器实际效率。综合考虑到电动机效率ηd和变频器的效率ηb,查资料得出:电动机效率ηd=0.88,变频器效率ηb=0.95。

累计年耗电量公式:

通过计算可得出变频情况下,运行功率为1795k W,年耗电量14361571k W·h,电费8616942元。

(3)节能计算。

年节电量:ΔC=Cd-Cb,节电率=(ΔC/Cd)×100%。

可计算出,变频与工频相比:年节电量2544135k W·h,年节电费1526481元≈152.6万元,节电率15.0%。

3 结语

篇9：大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用

通钢炼铁2# 高炉矿槽除尘系统2007年设计投产运行, 当时设计按生产中可能需要的最大风量并留有较大的裕量选的风机。除尘风机所配高压电机采用连轴器方式, 启动方式采用直接热变水电阻 (HTR3-2500/10X) 启动, 正常运行时为工频50HZ运行。而在日后的实际生产运行中风量不需要那么大, 只能用风门挡板调节风量, 能量利用率很低。由于转速高, 风机振动大, 运行不平稳.为了提高运行效率, 保证设备稳定运行、节能降耗, 有必要对风机电动机进行调速控制改造。

1 变频调速节能原理分析

采用调速方法节能的原理是基于风量、压力、转速、转矩之间的关系:Q∝nH∝T∝n2P∝Tn∝n3

式中:Q——风量风量与转速的1次方成正比

H——压力压力与转速的2次方成正比

P——轴功率轴功率与转速的2次方成正比 (粗略计算P=HQ/102)

T——转矩

n——转速

风机的工作介质是气体, 工艺上的应用通常是调节风量, 风机全速运行, 正常工作点为A, 风门关小, 风阻特性曲线由曲线2移至曲线4, 工作点移至B点, 风压为H2, 消耗功率与面积OQ2BH2成正比。调节转速, 风门全开, 转速减少后, 风压特性由曲线1移至曲线3, 工作点移至C点, 风压为H3, 消耗功率与面积OQ2CH3成正比。对比以上两者可知, 节约功率与面积H3CBH2成正比。可见, 节能效果相当可观。

2 高压变频改造方案

变频控制采用一拖一方案, 在原启动主回路增配一台变频调速装置。为增加运行可靠性, 变频装置增加手动旁路, 变频调速装置串在原来电动机开关柜和电动机之间, 保留原热变水电阻启动方式, 作为高压变频故障的备用启动设备。改造方案如下:

此方案是手动旁路的方案 , 原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成。开关之间具有电气闭锁和机械闭锁, 保证QS2和QS3不能同时闭合。变频运行时2QF闭合, QS1和QS2闭合, QS3断开;工频运行时, QS3闭合, QS1和QS2断开, 2QF配合热变电阻延时闭合。变频装置出现故障时可系统会手动切换至工频热变水电阻启动运行, 确保电机连续运行。

3 高压变频改造后运行效果

矿槽除尘风机电机参数:YKK7108-6额定功率:2240KW额定电压:10KV额定电流:162.6A额定转速:993r/min功率因数:0.84。

改造前原风机风道风门挡板开度最大65% 时, 实际工频运行电流 :110A。除尘器的压差在1700Pa, 风机负荷端与非负荷端轴瓦振幅分别为0.095mm和2.3mm。

变频改造后风门 (挡板) 开度 : 100% , 运行各频率工况如表1:

实际运行频率降为40HZ, 运行电流 :61.5A。除尘器的压差及风量已达到原风机运行指标要求, 风机负荷端与非负荷端轴瓦振幅分别为0.077mm和0.078mm。前后比较, 风机振幅明显的降低。

4 经济效益分析

Pd:电动机功率;Cd:年耗电量值;U:电动机输入电压10KV;I:电动机输入电流;cosφ:电机、变频器功率因数分别取0.8和0.95;T:年运行时间8555小时;电费按0.5元 / 度计

根据计算公式 (1) 、 (2) , 通过计算可得出改造前后负载的耗电量见表2:

年节约电量 = 设备工频的年耗电量 - 设备变频的年耗电量=4381528k W?h

年节电费 = 年节约电量 *0.5元 / 度 =2190764元

节电率 = (P工 -P变) /P工 =33.6%

5 结束语