高温风机变频调速改造

关键词： 调速 高温 风机 停车

高温风机变频调速改造（精选十篇）

高温风机变频调速改造 篇1

高温风机在水泥生产中是举足轻重的大型设备, 其运行状况的好坏直接影响生产的正常运行。我公司一条2500t/d熟料生产线的高温风机原为液体电阻器调速, 2004年3月投产。从2006年9月至2007年6月, 高温风机因液体调速器故障停车18次, 累计造成窑系统停车时间达到194小时。2007年下半年, 公司对该高温风机进行变频调速改造, 取得了良好的运行及节能效果。

1 液体电阻调速器的缺陷

液体电阻器在运行一段时间后, 容易使冷却器结垢堵塞, 造成液温高故障, 过一段时间就需要对换热器进行清洗。液体电阻调速是属于有转差损失的低效调速方式, 其调速效率等于转速比, 即η=n2/n1=i, 式中n2为电动机串接电阻R时的转速, n1为电动机的外接电阻R=0时的转速, 其转差损失的最大值发生在2/3额定转速处, 即ΔPmax=0.148Pn, 式中Pn为电动机在额定转速时的功率。转差损失在外加电阻上以热能形式散发。转子串接的电阻值R越大, 其机械特性也越软, 即转矩很小的变化将引起转速较大的波动, 加大了操作控制的难度;在负载小时 (即转矩小时) , 其调速范围变窄。

2 改造方案的选择

目前, 大功率高压异步电动机的主要调速方式还有内反馈串极调速、液力耦合器调速及变频调速等。

内反馈串级调速是在普通绕线电动机的定子绕组同槽放置另一套绕组, 把电动机制造成内反馈串级调速电机。将该电动机部分转子能量取出以改变电动机用以产生的拖动转矩, 使主绕组从电网吸收的能量下降来实现节能。优点:可以回收转差功率, 调速效率较高, 体积小。缺点:需更换专用电机;虽采用频敏变阻启动但启动电流仍很大 (2.5～4Ie) , 对电机和电网冲击大, 启动复杂;调速范围小。液力耦合器可具有空载起动和无级调速等优点, 但其属于低效调速方式, 调速范围有限, 高速丢转约5%～10%, 低速转差损耗大, 最高可达额定功率的15%。且该调速装置必须加装在设备和电机之间, 不适合改造。

高压变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的, 在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率, 因而消耗转差功率小, 系统效率高;调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬;高压变频可实现电机零转速启动, 无启动冲击电流, 减轻了冲击扭振;异步电动机功率因数由变频前的0.85左右提高到变频后的0.95以上。其缺点是一次性投资较大。

通过对以上几种调速方式的比较, 最终我公司决定选用高压变频器对高温风机驱动进行改造。

3 具体实施方案

根据现场的实际情况, 高压变频器安装后, 原有的水电阻装置继续保留。高压变频器与原有的水电阻控制回路有接口, 提高系统的可靠性。高压变频驱动装置带有旁路开关 (如图1所示) , 以实现在检修变频器时, 有明显断电点, 能够保证人身安全, 同时也可手动使负载投入工频电网运行。

原理是由三个高压隔离开关QI1、QI2、QI3与原有的断路器QF组成。通过在机械上实现互锁, 保证QI2和QI3不能同时闭合。当变频运行时, QI1和QI2闭合, QI3断开;工频运行时, QI3闭合, QI1和QI2断开。当QI1、QI2闭合后, 输出变频状态信号送至水电阻二次回路, 该信号有效后通过原有水电阻二次回路, 直接短接电机转子绕组, 切除水电阻装置, 由变频器对电机实现软启动;当QI3闭合后输出工频旁路状态信号, 该信号有效后通过原有水电阻二次回路, 恢复高压电机的串水电阻调速功能, 以备高压变频器故障期间, 仍可通过原有启动回路启动设备工频运行。现场设备规格如表1所示。

4 应用效果

(1) 再未发生过因高温风机调速装置故障而造成窑系统停车的情况, 大大提高了窑运行的可靠性。

(2) 实现了电机的软启动, 调速平稳, 易于操作。

(3) 采用变频调速后, 将风门开到100%, 大大减小了风的阻力消耗, 改变了风在管道内的振动频率, 减小风机的振动, 从而减小维修成本。

(4) 改造前电机功率为1260k W, 改造后电机平均功率为980k W。节电功率:1260-980=280k W, 年节电量:280k W×24小时×310天=208.32万k Wh, 年节电效益:208.32万k Wh×0.58元/k Wh=120.8万元。

5 结束语

染整设备中风机、水泵变频调速 篇2

染整设备中风机、水泵变频调速

主持人:欢迎进入《百花苑》. 从风机、泵类用电设备实际管网运行情况来看,风机、泵类(以下简称机泵)耗电有效功率仅占30%～40%,60%～70%的电能都消耗在调节风门、阀门及管网的压力降上,再加上实际负载常有变化及工程设计裕量大,造成“大马拉小车”,因此,机泵实际应用的.总效率是很低的.

高温风机变频调速改造 篇3

【摘 要】随着社会的发展和科技的进步，不管是在工业领域还是人们的生活方面，都发生了重大的改变。在具体的工业领域中，水泵起的作用非常大，甚至是很多地方不可缺少的一部分，比如水利工程等项目，工作状态下水泵必须保证安全性和稳定性，周围的温度必须要适应，过高的温度会造成水泵系统的故障，所以水泵运行中风机所起的作用是不可忽略的。随着科技的进步，变频技术和相关的电子技术也取得了一定的发展，相应的高压变频技术也变得更加的成熟，能够更好地在风机的改造工作中得到应用。因此本文研究的主题就是在查询具体的资料资源之后，总结出高频变压器的工作原理，以及风机节能的改造之后在水泵工作中的运用。

【关键词】科技；高压变频技术；风机节能改造；基本原理

变频技术不仅在工业中，在人们的生活中也得到了很大的应用，比如电冰箱、空调等家用电器都有变频技术的应用，变频技术之所以受欢迎、应用广泛主要来源于它能够根据实际的情况自动选择合适的功率，科技的进步带来了技术的发展，所以高压变频技术在原来的基础上得到了改变，更能满足生活中和工业上的应用。为了方便介绍风机的节能改造，我们以水利工程水泵工作环境中的风机为例，传统的风机的工作原理是通过调节进口和出口的阀门来控制风量的大小，但是这种方法存在着诸多弊端，比如风阻问题、牺牲风机效率问题、耗能严重、还存着大马拉小车等尴尬现象，所以，为了满足日益发展的工业的需要，提供整个工作的工作效率，需要积极得使用已经取得进步的高压变频技术来改造风机的节能问题，有一定的社会意义和经济意义【1】。

一.高压变频技术的原理

（一）基本构成和工作原理

高压变频器是开关电源的一部分，整个开关电源的结构是很复杂的，有很多的拓扑结构。我们以半桥式功率转换电路为例子，在电路找工作的状态下，总共有两个三极管起作用，分别轮流来产生高频脉冲波，之后要想得到交流电，这就需要使用高频变压器来进行变压工作，同时，不同线圈匝数的高频电压器能够输出不同电压的交流电。总结来说，高压变频器的共组原理是当初级线圈通电时，铁芯中就会产生交流通磁反应，这时候初级线圈中就感应出电压和电流。变频器主要由两个部分构成，分别是线圈和铁芯，一般的变压器都不只有一个线圈，而是由多个线圈组成的绕组，线圈越多，产生的交流电相应就越大，我们将连接电源的那一个线圈就做初级线圈，剩下的全部是次级线圈，为了帮助读者的理解，我们从资料中找到高压变频器的示意图：

（二）高压变频器在风机节能改造中的应用

高压变频器已经在风机的工作中得到了一定的应用，将取得新发展的高压变频技术应用到风机的工作中，能够提高风机的工作效率，具体表现在三个方面。首先，在使用高压变频器之后，风机结构中的转子的磨损相应就会减少，这样就能够减少很大一笔维修费和更换费用，节省工厂或者企业的资金，同时也能够减少对齿轮的磨损，降低由齿轮损坏为工作带来得损损失，相应的就能够为其他设备或者工作提供资源。其次，在风机中适应高压变频器还能够提高产品的质量，因为高压变频器的使用使工作设备的精度提高了，相应的产品的精度就得到了保证。第三，高压变频器经过新科技的影响，使用寿命得以延长，可靠性也得到了很大的提高，就更能保证设备的工作状况，保证风机的运行情况和效率，为工厂或企业带来更大的经济效益，满足工业发展的最终目的【2】。

二.风机节能改造工作

（一）风机节能改造存在的问题

传统的风机已经不能满足现在工业发展的需要，人们很早就已经着手风机的改造工作，但是改造工作存在着诸多不能忽视的问题，在经过大量的调查下，我们总结出以下几点，一是风量调节的方式，风机改造中减小风量调节带来的消耗问题；二是风机的损耗问题，风门调节流量或者风量会造成管道的磨损，同时机械部件所受到的压力也变得更大，相应的，风机的使用寿命就会缩短；存在的第三个问题是当电机启动得一瞬间，电流是非常大的，这样会造成电网电压的波动，电压稳定是机械正常工作的前提保证，电压的异常不仅会造成工作的贻误，更会简短设备的寿命。

（二）改造节能风机的具体方案

风机节能性的改造是具体工厂企业的需要，也是整个工业取得稳定发展的需要，有着具体的社会现实意义，所以需要投入大量的资源和精力来创新改造，在改造的过程中，要注意高压变频器的使用。

1.高压变频器接入的具体方式

有专家曾经做过一个实验，在双风机设置的机械设备上引入高压变频器，可以节能百分之三十到四十，着对于工厂和企业来说是一个非常大的福音，可以将节省下来的钱应用到其他的地方，提高整个工作的效率和质量。高压变频器接入的方式上，选用的是中压交流风冷型双 PWM变频调速装置，为了方便读者的理解，我们做出了接入方式的简图，如下图二所示：

这种接入方式可以实现多种功能，首先是嵌入式通信的实现，除此之外还可以实现网络和跨平台的通用，同时设备硬件和操作编程等也能够实现共享，这种接入方式比较简单便利，操作性比较强，改造后的效果也比较好，所以在具体的改造工作中这种接入方式应用的比较多。

2.改造后风机的运行方式

变频器接入之后，替代了风门挡板调节风量和流量的方式，这样就降低了机械设备很大的压力和磨损度，也降低了设备工作中的停机率。具体的原理还需要借助变压器接入方式的简图来介绍，在设备运行过程中，总共有三个开关处于工作之中，分别是K1/K2/K3，当需要变频器工作的时候，K2/K3闭合开始工作，K1断开；工频方式运行的时候，K1闭合，K2/K3断开。需要不同，运行的方式也不同，相应的开关的组合也不同。

3.控制和保护的设置

高压变频器并不是完全自动的，也需要有一定的控制方式，改造工作中采用的是就地和DCS远程控制方式，就地保护系统需要借助变频柜人机的操作来实现。DSC的远程控制系统包括的功能有很多，最具代表性的是发放运行状态或者是设备故障的信号，比如启动和停止、就绪和故障等。由高频电压器实现的启动和停止功能，能够避免由电压不稳定引起的故障。

4.风机改造在水泵中的应用

实际工作中，水泵的应用是比较广泛，不管是工业还是农业上，水泵都起着非常重要的作用，一般情况下，水泵的运行中是很耗费电量和资源的，相应的在工作状态中，周围的温度是很高的，所以借需要借助改良的风机。改良的风机可以和水泵处于完全独立的两个工作系统，实现在应用的状态下，互不干扰，但是却能够实现能源的共享，经过改造后的高频风机，可以和水泵公用一个供电线和信息网络，减少了重新铺设的资源，同时，改造后风机的高性能也是实现水泵应用的重要条件之一。

三、结束语

高频变压器受到新科技的影响变得更加的便捷实用，能够为工业和人们的生活带来很大的便利，具体可以使用在风机的节能改造中，减少工作阻碍，提高工作效率，保证工业的稳定运行和长足发展。

参考文献：

[1]李纬. 试论高压变频器在水泥厂风机节能改造中应用问题[J]. 现代制造技术与装备，2013，04：59-60.

高温风机的高压变频器改造 篇4

1 原风量控制系统使用情况

原风量控制系统所需要的风量由高温风机提供, 由液力偶合器调节转速, 液力偶合器在使用过程中, 不仅使电动机的出轴效率降低8%~10%之外, 使用条件也较苛刻, 需另设大面积单独的水式冷却器进行设备降温, 而且还需要电动执行器来推动勺杆调节转速, 从而带来较多的故障点及故障隐患。另外原高温风机电动机在启动时, 电流高达额定电流的5~7倍, 对开关电路冲击较大, 且当产量提高到1 700t/d时, 电流达到88A, 电动机定子温度达到120℃以上, 需要外接吹风机进行冷却, 所需辅助冷却的设备及资源投入也相应增大。

2 项目改造情况

2.1 改造所需设备配置情况

根据实际生产及变频器与负载匹配情况, 选用高温风机电动机及高压变频器情况见表1和表2, 同时针对新电动机配置了GN19-12 (C) Q/400-12.5型大容量户内高压隔离开关。

2.2 设备改造情况

改造前期, 跟踪电气备件材料的到货情况, 实施电缆敷设、现场系统设备所需专用房的设计等工作。根据变频器和电动机距离要尽量短, 以减小电缆对地电容、减轻干扰的原则, 及公司现场实际环境, 另建设备专用房, 距控制柜较近, 方便动力电缆敷设。由于高压变频器冷却方式是风冷, 空气流通量较大, 为有足够的通风冷却效果, 在变频器的散热风机加装了引风管, 引出室外通风, 保证变频器整体冷却通风要求。安装时, 将液力偶合器拆除, 变频器与电动机直连, 拆除了原水式冷却器, 高压变频启动时间可调, 更为灵活方便, 实现平滑启动。

3 电器控制改造情况

1) 电缆的敷设

原电动机高压电缆作为变频器电源线, 另敷设变频器到电动机的高压电缆。

2) 控制柜的设置

(1) 保持高压控制柜控制回路不变, 作为变频器的进线电源控制柜;

(2) 采用DVP微机保护装置实现中压断路器控制系统电源失压保护;

(3) 接入变频器控制信号, 并将中压控制柜状态信号送给变频柜。

3) DCS系统新建控制方式

(1) 取消原高温风机及液力偶合器相关信号的控制程序, 建立与变频器的通讯并重新改写程序;

(2) 对DCS系统增加变频器的控制回路, 信号有:备妥、运行、驱动、报警、频率给定、转速反馈;

(3) 对高温风机电动机电流保持不变, 采用原有信号;

(4) 风机的启动分成两步进行:先启动进线电源控制柜, 给变频器送电, 后启动变频器。

4) 现场改动

(1) 拆除液力偶合器油泵、执行器、压力信号、温度信号、转速信号等接线;

(2) 另选备用抽屉柜增加空气开关, 引出变频柜、整流变压器和旁路开关柜的电源;

(3) 启动方式是“远程”, 本机具有显示电流和转速功能;UPS电源也从本低压柜内引出, 通过端子引入高压变频柜。电动机主线路见图1。

4 节电效果

从2011年1月开始到改造完毕、试车成功, 仅用了20多个小时, 一次顺利投入使用。目前该系统运行稳定, 当熟料产量为1 700t/d时, 风机运行电流由原来的88A降到70A (约为新电动机额定电流的53.8%) , 每小时可节约电量167k Wh, 窑系统运转率一年按300d, 电费按0.62元/k Wh计算, 高温风机年可节约电费近75万元, 预计10个月即可收回成本, 不仅节约了能耗, 还大幅度提高通风量, 为产量提升创造条件。

5 变频改造总结

交流变频调速技术在天车的改造 篇5

1、交流电动机传统调速控制技术介绍

随着我国工业生产的快速发展，对起重机调速性能要求在不断提高，由于起重机使用的电动机都是三相异步绕线式电动机，调速的方法比较单一，对起重机使用的绕线式电动机传统的调速方法有以下几种：

定子调压调速——控制加于电动机定子绕组的电压：

当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值较大的绕线式电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。在电子的调压调速技术诞生之前，这两种方法是在定子调压中主要使用的方法。

绕线式异步电动机转子串入附加电阻调速：

绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。这种方法是使用最为广泛的一种调速方法，目前还有很多起重机在使用这种方法。

绕线转子异步电动机转子串电阻调速，缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，对机械的冲击很大，已不能满足工业生产的特殊要求，特别是象我厂这样的冶金企业。

2、交流变频调速技术的发展及优势

随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，电力半导体器件和微处理器的性能不断的提高，交流变频驱动技术也得到了飞速的发展，应用越来越广泛，作为交流调速系统中重要部分的变频器技术也取得了显著的发展，并逐渐进入了实用阶段。目前，变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且几乎扩展到了工业生产的所有领域，并且在许多的家电产品中也得到了广泛的应用，例如像变频空调、变频微波炉、变频电冰箱等。

通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。而变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通

过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

利用变频器控制对交流电动机进行控制相对传统控制有许多的优点：如节能；容易实现对现有电动机的调速控制；可以实现大范围内的高效连续调速控制；容易实现电动机的正反转切换；可以高频度的起停运转；可以进行电气制动；可以对电动机进行高速驱动；可以适应比较恶劣的工作环境；用一台变频器对多台电动机进行调速控制；变频器的电源功率因数大，所需电源容量小，可以组成高性能的控制系统等。

在采用了变频器的交流拖动系统中，异步电动机的调速控制是通过改变变频器的输出频率实现的。因此，在进行调速控制时，可以通过控制变频器的输出频率使电动机工作在转差率较小的范围内，使电动机获得较宽的调速范围，并可达到提高运行效率的目的。

变频器驱动系统是通过改变变频器的输出频率来达到调速目的的，当变频器把输出频率将至电动机的实际工作频率以下时，负载的机械能将被转换成电能，并回馈到变频器，而变频器则可以利用自己的制动回路将这部分能量以热能消耗或回馈给电网，并形成电气制动。与传统的机械制动相比，电气制动可靠性好、维护简单、对机械系统有较好的保护。但是应该注意到一点，由于在静止状态下，电气制动并不能使电动机产生保持转矩，所以在某些场合还必须与机械制动器配合同时使用。

在使用电网电源对异步电动机进行起动是，电动机的起动电流会很大，通常为额定电流的3～5倍，而采用变频器对异步电动机进行起动时，由于可以将输出频率将至一个很低的值起动，电动机的起动电流很小，对电机会起到较好的保护。

可以看出随着交流变频调速技术在工业界的广泛应用，为交流异步电动机驱动的桥式起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是桥式起重机交流调速技术发展的主流。

（二）起重机的简介 1、80/20T起重机的结构与特点

80/20T桥式起重机是炼钢厂经常使用的一种适用于液体金属的起重机，起升高度可达24m，主起升最大起吊重量为80T，副起升的最大起吊重量为20T。该车采用“四主梁结构”，一般由起升机构、小车走行机构、大车走行机构组成。小车部分分为主小车

部分和副小车部分。主小车部分包括：主起升运行系统和主小车运行系统；副小车部分包括：副起升运行系统和副小车运行系统。起重机大车运行机构的驱动方式采用四机构驱动，即大车两侧各有两台电动机和减速机，分布在大车的四个角，每个主动车轮各用一台电动机驱动，使用变频器控制时就要采用一拖二的控制方式，整车共需两台变频器，桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式。本车的电动运行机构由五个基本独立的拖动系统组成。①大车拖动系统：拖动整台起重机顺着车间做“横向”运动（以操作者的坐向为准）。②主小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。③副小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。④主吊钩拖动系统：拖动重物作吊起或放下的上下运动。重物在空中具有位能，是位能负载。其特点是：重物上升，电机克服各种阻力（包括重物重力，磨擦阻力等）做功，属于阻力负载；重物下降时，当重物重力大于阻力时，电机是能量的接受者，此时负载属于动力负载，但当重物重力小于阻力时，重物下降还要靠电机的拖动，此时负载仍是阻力负载。⑤副吊钩拖动系统：同主起升部分是一样的，只是吊运的重量不同。

相对于提升机构控制，桥式起重机在大车拖动以及小车拖动方面对于变频器的控制要求比较低，所以本文重点介绍安川系列变频器在提升（主起升系统）机构控制上的应用并且对平移（大车系统）机构的设计进行了介绍。提升机构的运转具有大惯性，四象限运行的特点，与其他传动机械相比，对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。2、80/20T运行特征

(1)桥式起重机应具有大的启动转矩，通常超过150%的额定转矩，若考虑超载实验等因素，至少应在起动加速过程中提供200%的额定转矩；

(2)由于机械制动器的存在，为使变频器输出转矩与机械制动器的制动转矩平滑切换，不产生溜钩现象，必须充分研讨变频器启动信号与机械制动器动作信号的控制时序；

(3)当起升机构向下运行或平移机构急减速时，电动机将处于再生发电状态，其能量要向直流电源侧回馈，必须根据不同的现场情况研讨如何处理这部分再生能量；

(4)起升机构在抓吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器应能对这种冲击性负载进行平滑控制。

（三）起升机构组成

1、起升机构电动机

电动机型号：YTSP 355M-10 110KW 转速:600r/min；定子电流：215A

调速频率范围：0～50HZ 为了满足80T变频调速桥式起重机的安全稳定的运行，选择电动机应满足的要求:具有高启动转矩、低速满转矩、高绝缘等级、宽调速范围、高效率和高可靠性等。起升、大车和小车运行机构的驱动电动机均选用变频调速三相异步电动机，经过载荷换算和机械效率计算各运行机构驱动电动机的数据如下: 电机容量的选择 P≧GV/6120η

该起重机的起升速度是每分钟10米，机械效率是0.7 电机容量＝（8000KG×10m）/（6120×0.7）

＝186KW 考虑到电机的自身损耗和其他损耗，以及对变频器选择方面的考虑，我们选取两台功率为110KW的电动机作为主起升机构的驱动电机。

2、起升机构变频器

为了能满足行车式起重机运行特点，即具有高启动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制等功能的高性能工程型变频器，变频调速系统由主令控制器或电位器作为输入给定，通过变频调频电控设备、限位开关、制动器等配合使用，来控制起重机的起升机构等交流变频异步电动机起、制动、可逆运转与调速。我们选用的是安川CIMR-G7电流矢量控制变频器。下面就变频器容量的选择做以下介绍：

变频器的容量必须大于负载所需求的输出，即: P0=K×PM/η×cosφ

式中:K—过载系数1.33；

PM—负载要求的电动机轴输出功率，kW； η—电动机效率 0.85； cosφ—电动机的功率因数 0.9。

起升机构要求的起动转矩为1.3～1.6倍的额定转矩，考虑到需有125%的超载要求，其最大转矩需有1.6～2倍的额定转矩，以确保其安全使用。对于拖动等额功率电动机的变频器来说，可提供长达60s、150%额定转矩的过载能力，因此过载系数k=2/1.5=1.33。

经过计算，我们得出每台变频器的容量为175KW，故，选择的变频器为安川CIMR-G7 180KW变频器，共用两台。

在变频器容量选定后，还应做电流验证，即:

ICN≥kIM

式中:k—电流波形修正系数(PWM调制方式时取1.05～1.1)；

ICN—变频器额定输出电流，A； IM—工频电源时的电动机额定电流，A；

80T变频调速行车式起重机是双驱动的起升机构，起升机构由两台电动机驱动一台减速机，带动两个钢丝绳卷筒进行转动，再经过动滑轮组多级减速提升吊钩。该车的减速机为行星式差速减速机，在一台电机出现故障时，可以单独使用另一台电机进行正常的吊运工作。图2为安川变频器外部接线图；图3为起升机构变频器控制回路运行原理图；图4为主回路运行原理图。

图2 安川变频器外部接线图

图3

起升机构控制回路运行原理图

图4

起升机构主回路运行原理图

3、工作原理

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均

可控制的交流电源以供给电动机。

变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成，图5和图6所示为典型的变频器主回路和控制回路原理图。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

图5 变频器主回路原理图

图6 变频器控制回路原理图

变频器选择从控制回路端子输入运转频率指令，运转指令由主令控制器提供。通过主令控制器的触点闭合顺序，将控制信号输入到变频器的多段速端子1、2、5、6、7、8，其中1、2端子是正反向控制信号，5、6、7、8端子是调速信号，为了和主令控制器闭合表相对应，选择使用：频率指令

1、频率指令

2、频率指令

4、频率指令8 和点动频率。

之后，要进行参数设置，对起升机构的参数设置，和平移机构是有很大不同的，主要涉及到重物在吊运过程中的零速度力矩的问题。所以，在进行一些必要参数设置的同时，对电动机零速度和低速度下，重力负载曲线的设置是必不可少的。起升机构变频器参数的设置主要有以下几方面：驱动方式设置、制动停车方式设置、多段速运行频率设定、电动机的电压和频率选择的设定、重力负载曲线的设置、电动机保护的设置、低速

度高转矩的频率设置等。

在对参数设置完成后，由控制器给入输入信号后，变频器便根据设定好的频率和参数进行工作，起升机构采用一拖一的开环V/f控制方式控制方式，可以满足生产实践的需要。

在图纸可以看到这样一个继电器，它称为：固态继电器。加装它的原因是因为变频器的多功能输出点（M1、M2）功率不够大，直接驱动抱闸接触器（ZDC）容易造成输出点的损坏。通过它来控制制动器接触器，延长了变频器内部接点的使用寿命。

在变频器电源输入端子（R、S、T）和电源之间，配有断路器Q1和AC电抗器。其中断路器Q1的容量为变频器额定电流的1.8倍，感应电流在30mA以上,可以检出对人体有危险的高频漏电流，防止事故的发生；而其AC电抗器和变频器内的电抗器以及输出侧的滤波器可有效改善电源侧的功率因数，降低对外界的干扰。另外，在制动器接触器侧为了安全考虑，也安装了断路器Q2，来给制动器接触器供电。

4、起升机构一些主要参数的设置

A参数：A1-02 速度控制模式

B参数：B1-01 选择频率指令；B1-02 选择运行指令；B1-03 选择停车方式； C参数：C1-01 加速时间设定；C1-02 减速时间设定 D参数：D1-01~~D1-17 频率指令设定

E参数：E1-01 设定输入电压；E1-03 设定V/F曲线 H参数：H1-01~~H1-10 多功能接点输入设定 H2-01~~H2-05 多功能接点输出设定 H3-01~~H3-12 模拟量输入设定 H4-01~~H4-08 模拟量输出设定

L参数：L2-02 瞬时停电补偿时间；L2-03 最小基极封锁时间；

L4-01 频率检出值；L4-02 频率检出幅；L4-03 频率检出幅度（+/-）

5、制动电阻

当采用变频器传动的起升机构拖动位能性负载下放或平移机构急减速、顺风运行时，异步电动机将处于再生发电状态。逆变器中的六个回馈二极管将传动机构的机械能转换成电能回馈到中间直流回路，并引起储能电容两端电压升高。若不采取必要的措施，当中间直流回路电容电压升到保护极限值后变频器将过电压跳闸。

在高性能的工程型变频器中，对连续再生能量的处理有以下两种方案: 8

(1)在中间直流回路设置电阻器，让连续再生能量通过电阻器以发热的形式消耗掉，这种方式称为动力制动；

(2)采用再生整流器方式，将连续再生能量送回电网，这种方式称为回馈制动。动力制动方式控制简单、成本低，但节能效果不如回馈制动。回馈制动方式虽然节能效果好，能连续长时制动，但控制复杂、成本较高。应该注意的是，只有在不易发生故障的稳定电网电压下(电网压降不大于10%)，才可以采用回馈制动方式。在再生发电制动运行时，电网电压的故障时间大于2ms，则变频器控制板用“低电压”故障切断并断开网侧接触器，退出回馈制动运行，从而造成制动不能连续进行的故障。这样就需要进行电气制动，也就是配置制动单元和制动电阻，制动单元的容量是根据变频器的容量进行选择的，而制动电阻的阻值就需要进行计算了。

制动电阻容量的计算：

（1）制动电阻的容量＝电机的容量（2）制动电阻的阻值计算： RB≦U2/PM

式中：RB－制动电阻阻值（Ω）

U－变频器直流回路电压（V），选取700V

PM－电机容量（KW）

带入各种数据，制动电阻阻值＝700x700/110000＝4.45Ω。

（四）平移机构的简介

1、平移机构的简介

80/20T变频调速行车式起重机的平移机构分大车机构、主小车平移机构及副小车平移机构，除了大车机构采用一拖二的传动方案外，其他两种机构均采用一拖一的传动方案。由于起重机平移机构的转动惯量较大，为了加速电动机需有较大的起动转矩，因此行车式起重机平移机构所需的电动机轴输出功率Pm应由负载功率Pj和加速功率Pa组成，即: Pm≥Pj+Pa

由于大车平移机构采用一台变频器拖动两台电动机的通用V/F开环频率控制方式，因此在变频器容量选择时，还要满足以下公式: Icn≥knIm

式中:k—电流波形修正系数(PWM调制方式时取1.05~1.1)

Icn—变频器额定输出电流，A

Im—工频电源时单台电动机的额定电流，A

n—一一台变频器拖动的电动机数量

按照上述选型、计算公式进行换算，大车变频器选定为 安川CIMR-G7 55KW，由于大车走行机构是四台电动机，所以大车变频器为两台；一台主小车变频器选定为安川CIMR-G7 22KW；一台副小车变频器选定为安川CIMR-G7 15KW。

平移机构的工作原理同起升机构的原理基本相同，只是部分参数的设置与主起升变频器的设置不相同，主要是重力负载曲线的设置、电动机保护的设置、低速度高转矩的频率设置等。由于起升机构和平移机构在运行过程中的负载情况不同，所以起升机构的参数更为复杂一些，因此，在设置平移机构参数时，这些参数的设置没有起升机构那么严格的要求。

首先，重力负载的曲线设置，可以选择任意的曲线，基本上就可以满足使用的要求；其次，电动机保护的设置，保护值的调整只需要将一些必要的保护设置好就可以，不像起升机构设置的全面；第三，由于平移机构的工作时的转矩不需要像起升机构运行时那么大的转矩，因此，这部分的参数设置基本上可以忽略不计。

2、平移机构一些主要参数的设置

A参数：A1-02 速度控制模式

B参数：B1-01 选择频率指令；B1-02 选择运行指令；B1-03 选择停车方式； C参数：C1-01 加速时间设定；C1-02 减速时间设定 D参数：D1-01~~D1-17 频率指令设定

E参数：E1-01 设定输入电压；E1-03 设定V/F曲线 H参数：H1-01~~H1-10 多功能接点输入设定 H2-01~~H2-05 多功能接点输出设定 H3-01~~H3-12 模拟量输入设定 H4-01~~H4-08 模拟量输出设定

图5平移机构变频器运行原理图。

（五）变频器的安装调试

1、变频器的安装

(1)安装使用环境

变频器应避开油腻，风棉，尘埃等有浮游物的环境，安装在干燥清洁的场所，或安装在浮游物无法侵入的全封闭型柜内。安装在柜内时，变频器周围环境温度要在允许温度范围之内，变频器正常使用的环境温度容许值为0～40℃，但80/20T变频调速起重机主要用于吊装液体金属（钢水或者铁水），环境温度比较高，尤其是在夏季，环境温度能够达到50~60度，对于变频器来说不能满足变频器使用环境温度的要求。由于不能把变频器的环境温度限制在其允许值以下，因此只能在环境温度上进行解决，通常采用下述方法来保证它们的正常运行：第一，降低电控柜内的温升，在其顶部安装冷却风扇，下方设有带金属丝网的进气孔，并让大发热量器件尽量靠近冷空气进风口，提高散热效率，使空气对流畅通；第二，将设备安装在电气室内，并在电气室内加装空调器，进行温度调节，以保证变频器在适合的环境温度下工作。

(2)电磁兼容性

现在市场上出售的变频器大多采用不可控整流电源及PWM脉宽调制技术，致使变频器输出电流富含各种高次谐波，属于强电磁干扰源。因此，消除或减弱干扰的方法针对干扰形成的三项因素，即干扰源、干扰途径和敏感电路，我们采取了以下两方面的措施。

一、是消除或降低干扰源的强度。变频器属于强电磁干扰源，为了减少谐波污染造成的干扰，尽量降低变频器的载波频率。本例中，所有变频器的载波频率设为2kHz。

二、是破坏干扰途径，防止干扰侵入敏感电路。长线传输引入的干扰是主要因素。为了在强电磁干扰环境中减小过程通道中的干扰，80/20T变频调速行车式起重机采用了以下技术措施。变频器的输入信号线与动力线在电控柜内和主梁内分开走线，且沿各自的线槽进行配线，并使二者之间保持尽可能大的距离。

2、变频器的接线及注意事项

（1）.主回路接线要求

变频调速起重机起升机构变频器采用直接转矩控制（DTC）方式，它们要使用电动机的一些电机常数，而数据的获得是由变频器的参数自检程序来完成的，如果按常规的导线发热校验选择电机的配线，必然把长距离线路阻抗加入到参数自检测出的电机数据中，引起变频器的控制精度下降，达不到控制要求。变频器与电动机之间的电缆敷设距离过长会引起线路压降大，有时产生电机转矩不足等问题，特别是变频器输出频率较低时其输出电压也低，线路压降所占的比例增大。变频器与电机间的线路压降以不超过额定电压的2%为允许值，布线时电机电缆的截面积可据此来选择。

由于在变频器的输出布线中存在寄生电容，其容量与电机电缆的长度成正比，电机电缆的寄生电容容量越大，变频器输出电缆中的漏电流也越大，从而造成变频器的出力不够，所以在主回路布线过程中要力求减小变频器到电动机的电缆长度。

（2）.控制回路接线要求

变频器的控制信号为微弱的电压，电流信号，所以与主回路不同，变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此，变频器控制回路的布线不能与主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内，信号线与动力线必须分开走线，使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其他设备的干扰，必须将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线，距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规定，该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。

信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部，连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰，同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此，放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。

模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm～2mm。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（约5～7mm），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其他设备接触引入干扰。为了提高接线的简易性和可靠性，最好在信号线上使用压线棒端子。

3、运行前的测试

1、静态测试（1）测试整流电路

找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑 表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。

（2）、测试逆变电路

将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障。

2、动态测试

在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意以下几点:（1）上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。

（2）检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。

（3）上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。

（4）如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障。

（5）在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载测试。

(1)变频器主回路

80/20T变频调速起重机起升机构的变频器采用直接转矩控制(DTC)方式，它们要使用电动机的一些电机常数，而数据的获得是由变频器的参数自检测程序（变频器的自学习功能）来完成的。如果按常规的导线发热校验选择电机的配线，必然把长距离线路阻抗加入到了参数自检测出的电机数据中，引起变频器的控制精度下降，达不到控制要求。另外，变频器与电动机之间的电缆敷设距离长，则线路压降大，有时产生电机转矩

不足。特别是变频器输出频率较低时，其输出电压也低，线路压降所占的比例增大。变频器与电机间的线路压降以不超过额定电压的2%为容许值，电机电缆的截面可据此来选择。

由于在变频器的输出布线中存在寄生电容，其容量与电机电缆的长度成正比，电机电缆的寄生电容容量越大，采用PWM控制方式的变频器输出电缆中的漏电流也越大，从而造成变频器的出力不够。所以在行车式起重机的布线设计中，应力求减小变频器到电动机的电缆的长度总和。

(2)控制回路

变频器的控制信号为微弱的电压、电流信号，所以与主回路不同，变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此，变频器控制回路的配线不能与变频器主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内敷设。为了进一步提高抗干扰效果，本例采用1.0mm2绝缘屏蔽导线传输变频器与主令控制器之间的控制信号。绝缘屏蔽导线的接地在变频器侧进行单点接地，使用专用的接地端子。

4、调试

（1）、变频器带电机空载调试

1）设置电机的功率、极数，要综合考虑变频器的工作电流。

2）设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。最高频率是变频器/电动机系统可以运行的最高频率，由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压进行设定。转矩类型指的负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/F 类型图和负载特点，选择其中的一种类型。通用变频器均备有多条V/F 曲线供用户选择，用户在使用时应根据负载的性质选择合适的V/F 曲线。如果是风机和泵类负载，要将变频器的转矩运行代码设置成变转矩和降转矩运行特性。为了改善变频器启动时的低速性能，使电机输出的转矩能满足生产负载启动的要求，要调整启动转矩。在异步电机变频调速系统中，转矩的控制较复杂，在低频段，由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持VPF为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩，一般变频器均由用户进行人工设定补偿。

3）将变频器设置为自带的键盘操作模式，按运行键、停止键，观察电机是否能正常地启动、停止。

4）熟悉变频器运行发生故障时的保护代码，观察热保护继电器的出厂值，观察过载保护的设定值，需要时可以修改。变频器的使用人员可以按变频器的使用说明书，对

变频器的电子热继电器功能进行设定，电子热继电器的门限值定义为电动机和变频器两者的额定电流的比值，通常用百分数表示。当变频器的输出电流超过其容许电流时，变频器的过电流保护将切断变频器的输出。因此，变频器电子热继电器的门限最大值不超过变频器的最大容许输出电流。

（2）变频器带负载调试

1）手动操作变频器面板的运行停止键，观察电机运行停止过程及变频器的显示窗，看是否有异常现象。

2）如果启动、停止电机过程中变频器出现过流保护动作，应重新设定加速、减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩，而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化，按预先设定的频率变化率升速或减速时，有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速，即电机转速与变频器输出频率不协调，从而造成过电流或过电压。因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能与电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是先按经验选定加、减速时间进行设定，若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间;若在制动过程中出现过流，则适当延长减速时间。另一方面，加、减速时间不宜设定太长，时间太长将影响生产效率，特别是频繁启动、制动时。

3）如果变频器在限定的时间内仍然是过流保护，应改变启动、停止的运行曲线，从直线改为S形、U形线或反S形、反U形线。电机负载惯性较大时，应该采用更长的启动停止时间，并且根据其负载特性设置运行曲线类型。

4）如果变频器仍然存在运行故障，应尝试增加最大电流的保护值，但是不能取消保护，应留有至少10%～20%的保护余量。

5）如果变频器运行故障还是发生，应更换更大一级功率的变频器。

（六）常见故障分析

1、变频器整流模块损坏

变频器整流模块的损坏是变频器的常见故障之一，早期生产的变频器整流模块均采用二极管，目前，大部分整流模块则采用晶闸管。中大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，整流器件易过热，也易被击穿，当其损坏后伴随着快速熔断器熔断，整机停机。在更换整流模块时，要求其在与散热片接触的面上均匀地涂上一层传热性能良好的硅脂，再紧固安装螺丝。如果没有同型号整流模块时，可用同容量的其他类型的整流模块代替。

2、变频器充电电路故障

通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式，由于直流侧的平波电容容量较大，在变频器接入电源的一瞬间充电电流很大，可能导致电源开关跳闸，为此在充电回路中设置一个起动电阻来限制充电电流，而在充电完成后，控制电路通过接触器的触点或晶闸管将电阻短路，充电电路故障一般表现为起动电阻被烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障。当变频器的交流输入电源频繁通断时，或者短路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻被烧坏，如遇这种情况，可购买同规格的电阻更换。同时必须找出烧坏电阻的原因，如果故障是由输入电源频繁通断引起的，必须消除这种现象，如果故障是由短路接触器触点或短路晶闸管引起，则必须更换这些元器件，才能再将变频器投入使用。

3、变频器显示过流

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其原因是变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等因素引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载，变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已损坏，需要更换变频器。

系统在工作过程中出现过电流，具体有以下几方面：

（1）电动机遇到冲击负载或传动机构出现“卡住”现象时，引起电动机电流的突然增加。

（2）变频器的输出侧短路，如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路，或电动机内部发生短路等。

（3）变频器自身工作不正常，如逆变桥中同一个桥臂的上、下两个器件发生“直通”，使直流电压的正、负极间处于短路状态。

（4）负载的惯性较大，而升速时间设定得太短时，电动机转子的转速因负载惯性较大而跟不上去，结果使升速电流太大。

（5）负载的惯性较大，而降速时间设定得太短时，电动机转子因负载的惯性大，仍维持较高的转速，结果使转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流。

针对上述故障现象主要检查以下几个方面：（1）工作机械有没有被卡住。（2）用兆欧表检查负载侧短路点。（3）变频器功率模块有没有损坏。

（4）电动机的起动转矩是否过小，使拖动系统转不起来。（5）升速时间设定是否太短。

（6）减速时间设定是否太短。

（7）转矩补偿（V/F比）设定是否太大，引起低频时空载电流过大。

（8）电子热继电器整定是否不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作。

4、变频器过压欠压保护动作

变频器出现过压欠压保护动作，大多是由电网电压的波动引起的。在变频器供电回路中，若存在大负荷电机的直接启动或停车，会引起电网电压瞬间大范围波动，导致变频器过压欠压保护动作，而不能正常工作。这种情况一般不会持续太久，电网电压波动过后即可正常运行，而这种情况只有增大供电变压器容量，改善电网质量才能避免。

另外，变频器出现过压故障还可能是由于变频器驱动大惯性负载，因为在这种情况下，变频器的减速停止属于再生制动，在停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转化为电能，并被变频器直流侧的平波电容吸收，当这种能量足够大时，变频器直流侧的电压就会超过直流母线的过电压保护整定值而跳闸。对于这种故障，一是将减速时间参数设置长一些，或增大制动电阻，或增加制动单元；二是将变频器的停止方式设置为自由停车。

另一种情况是变频器整流部分损坏或检测电路损坏而引起故障报警，电压检测一般都是通过对直流母线电压采样，然后与过电压保护整定值进行比较，再将比较差值传送到微控制器。如果整流桥、滤波电容、采样电路或比较电路中任一器件出现问题，都会出现这种报警。

5、驱动电路故障

变频器的逆变驱动电路也容易发生故障。一般有明显的损害痕迹，诸如元器件（电容、电阻、二极管及印刷版）爆裂、变色、断线等异常现象，但不会出现驱动电路全部损害的情况。处理方法一般是按照原理图，每组驱动电路逐级寻找故障点。处理时首先对整块电路板清灰除污，如发现电路断线，则进行补线处理，查出损坏的元器件进行更换，根据经验分析，对怀疑的元器件，进行测量、对比、替代等方法判断，有的元器件需要离线测定。驱动电路修复后，应用示波器观察各组驱动电路信号的输出波形，如果三相脉冲大小、相位不相等，则驱动电路仍然有异常（更换的元器件参数不匹配，也会引起这类现象），应重复检查处理。大功率晶体管驱动电路的损坏也是导致过流保护动作的原因之一，驱动电路损坏表现出来最常见的现象是缺相，三相输出电压不相等，三相电流不平衡等特征。

6、电机发热变频器显示过载

过载故障包括变频过载和电机过载，其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等，负载

过重，所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。

对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障，就必须检查负载的状况。对于新安装的变频器如果出现这种故障，很有可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题。如一台新装变频器，驱动的变频电机，额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置参数为380 V/50 HZ。由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，过载而发热。所以，在新变频器使用之前，必须设置好相应参数。另外，使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时，若没有正确设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数，也会导致电机过载发热。还有一种情形是设置的变频器载波频率过高时，也会导致电机发生过载发热。最后一种情况是变频器经常处于低频段工作，使电机长时间在低频段工作，电机散热效果又不好，致使电机工作一段时间后过载发热，对于这种情况，需加装散热装置。

（七）日常维护

1、变频器的日常维护及注意事项

变频器在运行过程中经常会出现一些故障，而这些故障并不是变频器本身的原因造成的，多是由于设备操作管理人员维护不当或维护不及时引起的，有些变频器长期缺乏正常日常维护，造成变频器内灰尘多、元器件老化加速，故障频发。

因此设备维护人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作基本知识。在对变频器检查及保养之前，必须在设备总电源全部切断；并且等变频器Chang灯完全熄灭的情况下进行。日常的维护有以下几个方面：

1）、日常检查事项

变频器上电之前应先检测周围环境的温度及湿度，温度过高会导致变频器过热报警，严重时会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路；空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路。在变频器运行时要注意其冷却系统是否正产，如：风道排风是否流畅，风机是否有异常声音。一般防护等级比较高的变频器如：IP20以上的变频器可直接敞开安装，IP20以下的变频器一般应是柜式安装，所以变频柜散热效果如何将直接影响变频器的正常运行，变频器的排风系统如风扇旋转是否流畅，进风口是否有灰尘及阻塞物都是我们日常检查不可忽略的地方。电动机电抗器、变压器等是否过热，有异味；变频器及马达是否有异常响声；变频器面板电流显示是否偏大或电流变化幅度太大，输出UVW三相电压与电流是否平衡等。

a、加强变频器的规范化使用管理，建立变频器的日常保养维护制度

设立专人负责保养，具体内容有做好运行数据记录和故障记录，定期测量变频器及电机的运行数据，包括变频器输出频率，输出电流，输出电压，变频器内部直流电压，散热器温度，工作环境温度、湿度等参数，与合理数据对照比较，以利于提早发现故障隐患；变频器如发生故障跳闸，务必记录故障代码和跳闸时变频器的运行工况，以便于具体分析故障原因。

b、加强日常检查

最好每半月检查一次，检查、记录运行中的变频器输出三相电压，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录变频器的三相输出电流，并注意比较他们之间的平衡度；检查记录散热器温度，工作环境温度；察看变频器有无异常振动、声响，风扇是否运转正常。

c、加强变频器的日常保养

做到变频器每季度保养一次，要及时清除变频器内部的积灰、脏物，将变频器保持清洁，操作面板清洁光亮；在保养的同时要仔细检查变频器内有无发热变色部分，阻尼电阻有无开裂，电解电容有无膨胀、漏液、防爆孔突出等现象，PBC板有无异常，有没有发热烧黄部位等。

2）、定期保养

进行定期保养和维护时，主要应清扫空气过滤器冷却风道及内部灰尘。检查螺丝钉、螺栓以及即插件等是否松动，输入输出电抗器的对地及相间电阻是否有短路现象，正常应大于几十兆欧。导体及绝缘体是否有腐蚀现象，如有要及时用酒精擦拭干净。在条件允许的情况下，要用示波器测量开关电源输出各电路电压的平稳性，如：5V、12V、15V、24V等电压。测量驱动器电路各路波形的方法是否有畸变。U、V、W相间波形是否为正弦波。接触器的触点是否有打火痕迹，严重的要更换同型号或大于原容量的新品；确认控制电压的正确性，进行顺序保护动作试验；确认保护显示回路无异常；确认变频器在单独运行时输出电压的平衡度。

（八）结束语

结束语：

随着电力电子技术的不断发展完善，交流变频调速技术日益显现出优异的控制及调速性能，高效率、易维护等特点，加之它的价格不断下降，使其成为起重机械一种优选的调速方案。但是，要使变频器成功地应用于起重机调速，就必须针对起重机的特点，计算和选择变频器及其外围的辅件，并在安装与布线时采取特殊技术措施，以保证变频调速起重机安全、可靠地运行。本文提出的变频调速控制方案和设计计算方法已成功应

用于我公司的接收跨、出坯跨的起重机上。经过几年多的实际运行证明，各项调速性能均优于传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统，再加上变频器完善的故障诊断和显示功能，使整个调速系统的可靠性、可维修性得到大幅度提高。

参考文献

[1]安川电机公司，安川变频器G7使用说明书，株式会社安川电机公司，2006年 [2]原魁、刘伟强、邹伟等，变频器基础及应用（第二版），冶金工业出版社，2007年 [3]韩安荣，通用变频器及其应用（第２版），机械工业出版社，2005年

[4]马小亮，大功率交－交变频调速及矢量控制技术（第３版），机械工业出版社，2003年

[5]周志敏，周纪海，纪爱华，变频器使用与维修技术问答，中国电力出版社，2008年 [6]张燕宾，电动机变频调速图解，中国电力出版社，2003年 [7]李方园，变频器行业应用实践，中国电力出版社，2006年 [8]吕汀，石红梅，变频技术原理与应用，机械工业出版社，2007年 [9]丁学文，电力拖动运动控制系统，机械工业出版社，2007年 [10]张晓娟，电机及拖动基础，科学出版社，2008年 [11]刘锦波，张承慧，电机与拖动，清华大学出版社，2006年 [12]黄立培，电动机控制，清华大学出版社，2003年

高温风机变频调速改造 篇6

关键词：矿井通风机；变频器；变频调速

中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0084-02

1 概述

我公司使用两台通风机是沈阳通鼓风机厂生产的型号为K4-73-01№32F的离心式主通风机，各配有一台Y630-12G型电动机，额定电压6kV，功率1200kW，额定电流150A，转速580r/min，一台工作，一台备用，该风机的额定流量为20000m3/min。负压2300Pa，所需流量为

15516m3/min。

2 主扇风机采用高压变频调速可行性分析

范各庄风机主要技术参数表如表1所示：

表1

设备名称离心式风机生产

厂家沈阳通鼓风机厂

通风机

铭牌参数型号K4-73-01№32F

额定流量（m3/min）20000

工作压力（kPa）2.4

转速（r/min）580

叶轮直径（m）3.2

轴功率（kW）1200

额定效率（%）85

电动机

铭牌参数型号Y630-12G-2/Y630-12G-1

额定功率（kW）1200

定子电压（V）6000

定子电流（A）150

转速（r/min）496

功率因数0.81

如图1所示，是通过调节风机的转速来改变风机特性的曲线，从图中可以看到：当风机转速调至n1时，风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于点M1，风机的风量、风压分别为Q1、H1；相应的当风机转速调至n2时，风压-风量曲线与管网特性曲线R相交于点M2，风机的风量、风压分别为Q2、H2。n1>n2，根据特性曲线可以看出，当转速降低，流量降低，同时风机压力也随之降低，风机内部压力也随之下降。这样就可以使用高压变频器，通过改变频率来改变风机的转速，这种方法不必改造风机本身，只需由外部调节风机转速，风机档板能够保持全开的位置不变，同时能够实现无级线性调节风量，适用于需要风机连续运行、连调节的场合。

图1 调节风机转速改变风机的特性曲线

3 高压变频改造技术方案

高压变频器工作原理：三相6kV高压交流电通过高压开关柜送至干式隔离移相变压器，供给每相5个共计15个单相IGBT逆变器功率单元，采用Y形连接，每相上的5个功率单元输出的SPWM波相叠加后，将形成线电压为6kV的高质量的正选波输出，供给电动机。通过控制此输出正弦波的电压幅值和频率，来控制电动机的转速。

图2 曲型系统连接电路

系统连接电路：如图2所示是高压变频系统的典型的电路连接示意图，通过此图可以看出高压变频系统的整个工作过程：通过高压隔离开关K1变压器的原边能够连接到母线电网上，而母线电压经过多组副边绕组降压移项后，输入到高压变频器，高压电动机的工作就是有高压变频器的输出直接驱动的。

高压变频器主电路：图3所示就是高压变频器的主电路。图4和图5分别为实测的高压变频器输入电压波形和电流波形。

图3 变压变频器主电路

图4 高压变频器输和电压波形

图5 高压变频器输入电流波形

电压叠加原理：将多个功率单元的输出电压相互叠加就形成了高压变频器的输出电压。例如由5级功率单元叠加形成的6kV高压变频器的电压叠加原理如图6所示：

图6 高压变频器电压叠加原理

当电网电压为6kV时，变压器的副边输出电压即功率单元的输入电压为690V，每个功率单元的最高输出电压也为690V，同一相的五个单元串联后，相电压为690V×5=3450V，由于三相连接成星型，那么线电压便等于1.732×3450V≈6000V，达到电网电压的水平。

图6所示，是多个功率单元串联后所得到的阶梯正弦PWM波形。

图7所示，是实测得到的高压变频器输出电压波形和电流波形。

正弦PWM波形因为正弦度好、du/dt值小。

图7 功率单无输出波形及输出相电压波形

高压变频器的系统组成：高压变频调速系统的组成包括功率柜和变压器柜、旁路柜。

4 风机应用高压变频器后取得的效果

（1）变频器控制电源可以实现双路同时供电，保证控制电安全可靠。（2）变频器除具有远程控制外还可以实现本机控制，即可通过变频器本机控制操作面板选择“本机/远程”控制。（3）变频器具有过流、短路、接地、过压、超温、通信故障、控制电源故障等保护功能。（4）高压变频器自身功率因数高，无需额外的无功补偿装置。（5）变频器与现有风机控制系统配套使用。（6）能够实现现场、矿调度室远程监控变频器与风机的运行状况。（7）根据GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式可计算出年节约电能消耗：

P=[0.45+0.55（Q/Qn）]

Pe=[0.45+0.55×257/333]×1200=1079kW

式中：

Q——风机实际风量

Qn——风机额定风量

Pe——电机额定功率

节电率由公式k=1-（Q/Qn）3/[0.45+0.55（Q/Qn）2]=1-0.773/[0.45+0.55（0.772）]=0.41

年节电：1079×0.41×24×330=350.3728万度，每度按0.5元/度计算，年可节电：350.3728×0.5=174.1864万元。

5 结语

采用高压变频调速装置，风机得到高效运转，减少了风机负荷，节电效果显著，年节电350万kWh。采用变频调节后，系统实现软启动，减少了对电网的冲击，减轻了起动对风机叶片、电机的机械损伤；大幅度降低风机噪音和振动，减少了噪声对环境的污染，具有一定推广应用价值。

参考文献

[1] 朱荣花，于励鹏.矿井通风机与通风系统的经济运行分析[J].煤矿安全，2009，（8）.

[2] 荣信.RHVC系列高压变频器用户手册.

[3] 李峰，李永强，王伟.浅析矿井通风机采用变频的节能效果[J].才智，2008，（14）.

高温风机变频调速改造 篇7

关键词：风机,变频调速,集中控制

风机变频调速就是用变频器控制风机的旋转速度, 从而调节风机的风量和压力。对风机进行调速控制属减少空气动力节电方法, 它和一般常用的调节风门控制风量比较, 有着明显的节电效果。

变频调速是通过改变旋转磁场速度进行调速的, 运行时转差率很小, 另外变频器的本身损耗也不大, 所以变频调速的节能率很高[1,2]。风机的风量与转速成正比, 风压与转速的平方成正比, 功率与转速的立方成正比。变频器根据风机的风量要求设定转速, 转速越低, 变频器风机系统的消耗功率按转速的立方比衰减, 这样就可很大程度的节省电能。

1 电气部分改进实施

1.1 电气原理设计 (如图1-2所示)

从图1中可知, 该设计具有工频运行和变频运行两种方式, 如此设计的好处是在变频器故障的情况下, 可以切换到工频运行。

将变频器的模拟量输入端子引出到DCS系统, 运行人员可通过人机界面设置运行频率。将变频器的模拟量输出端子引出到DCS系统, 运行人员可通过人机界面观察到变频器运行频率。

1.2 变频器参数设置与调试

PowerFlex 400是一款适合机械风机和水泵系统的交流变频器, 本项目选用PowerFlex 400型变频器作为调速控制器。

1.2.1 变频器模拟量控制方式参数设置 (见表1)

2 集中频率控制部分改进实施

项目实施的完成共有4个机房, 每个机房3组空调机组, 使用组态王软件进行了组态编程。控制系统结构及配置, 如图3所示。

3 投资回报率分析

以一组风机即一台送风机、一台回风机为例进行说明, 实际共有4个机房, 每个机房3组空调机组。

3.1 电机参数 (见表2)

3.2 离心通风机参数 (见表3)

3.3 运行参数测试

3.3.1 送风机运行参数 (见表4)

3.3.2 回风机运行参数 (见表5)

3.4 离心通风机功率与流量关系 (见表6)

具体计算时可用:

P%=KS3

式中:P%——实际消耗功率百分值;

S——实际转速百分值;

K——系数, K=0.0001。

节电率:N%=1-P%

3.5 节能计算

3.5.1 一台送风机节电计算

实际目前送风机运行在变频37Hz, 实际消耗功率为22.82kW, 因此节约功率为:

48.85kW-22.82kW=26.03kW

以每度电0.47元计算, 每年可节电:

26.03kW×24小时×365天×0.47元/度=10.72万元

3.5.2 一台回风机节电计算

实际目前回风机运行在变频35Hz, 实际消耗功率为14.80kW, 因此节约功率为:

37.18kW-14.80kW=22.38kW

以每度电0.47元计算, 每年可节电:

22.38kW×24小时×365天×0.47元/度

=9.21万元

3.6 节电价值

以目前的实际运行情况计算通过变频调速, 年可创造节点效益。

S送+S回=10.72万元+9.21万元 =19.93万元

4 结语

通过本项目的实施实现了4个空调机房共12组风机的变频调速改造运行, 每个机房运行一组风机年节电费用约55万元, 取得了较好的经济效益。

参考文献

[1]檀朝东, 刘柏良, 杨福清, 等.基于综合诊断的油井变频控制系统技术研究[J].石油矿场机械, 2011, 40 (3) :9-12.

风机变频改造节能效益分析 篇8

泵与风机是把机械能转换为流体压力能和动能的通用流体机械, 在石化、冶金、电厂中使用非常普遍, 例如, 在热电厂中, 泵与风机所消耗的电能几乎占到厂用电的70~80%。提高泵与风机的效率, 合理进行节能技术改造, 是企业节能减排的重要途径。

变速调节技术是泵类和风机普遍采用的一项重要的节能措施, 变频节能改造节能效益和节能量的计算是关系到项目是否具备改造可行性的关键因素。目前, 对变频调速技术节能效果的分析, 多直接运用相似定律, 与实测节能效果存在很大误差。

本文拟分析相似定律的适用范围, 探讨切合实际的节能量计算方法, 最后通过相关改造项目检验其准确性。

2 泵与风机的相似定律

根据流体力学原理, 对同一台泵与风机, 相似工况之间的性能参数关系为:

式中Q为流量;n为转速;H对于泵为扬程, 对于风机为压头;N为功率。

如图1, A1点的流量和扬程己知为QA1和HA1, 任一与A1点相似的工况点参数为Q和H, 则:

显然这是一条过原点的抛物线, 称为相似曲线, 与A1相似的工况全在这条线上。

相似定律的前提是调节前后工况必须相似, 但泵运行时, 大多存在静扬程或背压。此时, 两种转速下的工况点不直接满足相似定律。如图1所示, 管路特性曲线为h=hp+SQ2, 原工况为A1, 对应的转速为n1。转速改变为n2之后, 泵与风机的工况点为E2, 而转速为n2时, 与A1所对应的相似工况为A2, 显然A2≠E2。

该负荷下的节能率通过计算可表示为:

该方法在计算节能量时要知道泵与风机的性能曲线、管路特性曲线, 但这些数据在现场很难得到, 因此, 在实际改造项目中难以采用。

4 基于额定流量和额定功率的计算法

对风机、水泵原采用阀门、挡板进行节流调节, 后采用变频调节, 《泵与风机节能技术》给出了一个节能量计算公式:

式中:PL、Q为水泵、风机采用挡板调节流量时的电机输入功率和流量;Pe为水泵、风机额定功率, k W;Qe为水泵、风机额定流量, m3/s。

当流量的调节范围在 (0.5-1) Qe时, 电机变频调节相比节流调节的节电率k为:

式中ηb为调速机构效率。

将式 (4) 带入式 (5) , 即可得到基于电机功率PL、Pe的变频调速相对于节流调节的节电率计算公式:

5 实例计算

某热电公司一次风机参数为:额定风量265000m³/h, 电机额定功率2400k W, 风门开度30~40%。

5.1 节电量计算

风门开度为30%, 风机运行电流为107A, 电机的功率为:

风机的额定功率与电机的额定功率差别较大, 因为在设计时电机一般会根据轴功率考虑1.05~1.30的安全系数确定, 所以用电机的额定功率除以安全系数作为风门全开时的轴功率, 这里取安全系数为1.25, 则:Pe=2400/1.25=1920 k W

将PL和Pe带入式 (3-13) , 节电率为:k=27.14%。

节电量:ΔP=PL×k=1630.85×27.14%=442.61 k W

风机在不同风门开度下的节电情况统计如表1。

5.2 节电量计算结果验证

表2和表3分别为工频和变频的实际抄表数值及平均每小时耗电量。

变频后实际节电率= (1494-1162) /1494=22.22%

由实际统计数据计算一次风机变频后的节电率为22.22%, 与理论节能量计算结果 (23.14%) 大致相符, 证明所提出的节能量计算方法是适用的。

6 总结

本文研究了泵与风机相似定律的适用性, 提出了适用于实际项目节能评价的计算方法, 并对项目实施后的节能情况进行统计, 初步验证了计算方法的可靠性, 还需在后续类似项目中进一步验证。

参考文献

[1]符永正.管路特性对泵与风机变速调节节能效益的影响[Z].中国给水排水, 1999, l (15) .

[2]李怡然.具有静扬程的水泵变频调速分析[J].能源技术, 2009, 8 (04) .

煤磨排风机变频改造 篇9

我公司A、B线两条2 000t/d生产线，在建厂时煤磨排风机均采用软启动柜控制，在排风机入口安装电动调节阀，根据工艺状况调节阀门开度。笔者通过长期观察，发现即使在煤磨系统最大喂煤量情况下，两台风机入口阀门的开度都在50%以下，风机出口负压在风机全压的50%以下。

根据流体力学基本原理得知，离心风机的风量Q与风机转速n成正比，风压H与n2成正比，轴功率P与n3成正比。以上述煤磨排风机为例，当实际风压为全压的50%时，如果采用调节风机转速，此时n=71%额定转速，轴功率P仅为全速时的36%。而且煤磨系统设计产能富余，煤粉仓灌满后常常停主机而不停辅机，此时风机出口负压控制更低，可见采用风机调速具有较大的节能空间。2012年6月B线检修，笔者决定对煤磨排风机实施变频改造。

2 变频改造方案

B线煤磨电动机型号为Y315L2-4, 200kW，正好公司库存一台200kW的伦茨EVF8234变频器，为使电力室布局整齐，拆除原软启动柜内部件，将变频器内置进去，外围电路做少许改动。控制原理见图1。

变频柜设“柜控”位，用于单机调试，平常在“集中”位由中控室操作，但柜控也可以停机。

伦茨EVF8234变频器不控制本体的冷却风扇，需要外加控制电路。考虑到大功率变频器散热的重要性，笔者在电气设计时对冷却风扇采取先通电、后断电的思路，即电柜通电后KT的延时断开触头使KM1通电5min，变频器工作时K1的辅助触头23-24使KM1常吸合，变频器停机后KT的延时断开触头使KM1再通电5min后停风扇。变频器外围接线见图2。

伦茨EVF8234故障时必须通过短接其控制端子12-13来复位，不同于常见的变频器断电即可复位，因此安装复位按钮SB5。伦茨EVF8234的模拟量输出信号是0～10V，因此需通过电压/电流转换器(V/A)变送成4～20mA信号后与DCS连接。

离心风机具有较大的惯性，因此需要设置较长的加减速时间，加速时间过短变频器容易过电流报警，减速时间过短变频器容易过电压报警，该变频器实际使用设置加速时间120s，减速时间150s。

风机变频运行后，电动机自身的风叶同步降速，散热效果变差，于是给该电动机单独配置了一台小轴流风机散热。

由于B线生料出磨斗式提升机建厂时设计为伦茨160kW变频柜，考虑到提升机平常工频运行，只在启动时降频用，使用变频器大材小用;而A线煤磨排风机软启柜也同样存在能耗高问题，于是将两台电气柜对调，通过互换发挥了设备的最大效能。

3 运行效果和建议

变频柜投运后，风机入口阀门全开，转速明显降低，进线柜电流大幅度下降，风机震动、噪音明显减小，叶轮、轴承座寿命得到延长，改造后运行效果见表1。

经测算，两台风机每月仅节约电费一项就可收益约2万元，经济效益十分显著。目前一台200kW的变频柜新购置也不超过10万元，参考以上的节电效果，投资回收期不超过一年。水泥企业类似情况较多，如篦冷机风机等，目前大部分是调节风机入口阀门开度，如改为变频运行，既方便控制，又节省电能。

著作权许可声明

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吸送风机变频节能改造 篇10

关键词：吸送风机,变频,节能,改造

1 改造背景

华能陕西秦岭发电有限公司是陕西省境内六大主力发电企业之一, 安装4台东方电气集团生产的20万kW汽轮发电机组, 有670t/h锅炉4台, 按照一炉一机的方式运行, 每台锅炉配置2台引风和2台送风, 这些风机的驱动电机是按照最大额定负荷设计的。近年来由于陕西电网电力严重供大于求, 公司机组调峰频繁且力度增大, 使机组的最小技术出力由原设计的80%额定负荷降至55%～60%, 负荷率由原来的90%以上降至80%～85%。锅炉一年中能在最大额定工况下运行的时间在减少, 实际上锅炉对风的需要量不是所设计的最大风量, 而应该是随着负荷改变而调节风量。

为了满足锅炉对风量变化的要求, 传统的做法是采用调节风道挡板开度的办法, 这种办法能够改变和调节风量, 不仅节流损失大, 也使风机偏离了正常的工作点, 造成效率下降, 消耗了大量的生产厂用电, 导致了生产成本的上升。在全球能源危机的大背景下, 利用一些比较成熟稳定的新技术, 对设备进行技术改造, 实现长期节能降耗, 是利企利国的大事。

为了响应国家建设资源节约型社会的要求, 走低消耗、高效率的持续发展之路, 也为了降低生产厂用电率, 降低生产成本, 提高企业在电力市场中的竞争能力, 该公司决定首先对4#锅炉4台风机的驱动电机进行变频改造。

2 高压变频调速原理及方法

高压变频调速的原理根据公式有:

n=60f (1-S) /p (1)

式中:n—转速;f—电源频率;S—转差率;p—电机磁极对数。

由式 (1) 得知, 改变电源频率可改变电机转速, 从而实现变频调速。高压电机变频调速通常采用以下方法:

(1) 直接使用高压器件。这种方法线路结构简单, 但高压器件生产工艺复杂、成本高。

(2) 采用低压器件进行叠加, 组成等效高压器件。这种方法工艺上较易实现, 缺点是驱动困难、不易保证每个器件同步导通和截止, 叠加器件个数不宜过多。

(3) 采用波形叠加法, 利用低压波形分段合成高压波形。优点是波形好、谐波分量小, 不需特殊处理就可得到优良的低谐波指标, 而且对器件耐压无特殊要求, 缺点是变压器件结构复杂。

目前大容量传动系统的高压变频调速技术按高压的形成方式可分为:直接高压型, 高—低—高型;按有无中间直流环节可分为:交—交变频器, 交—直—交变频器。在交—直—交频器中按中间直流环节的不同, 可分为:电压源型, 电流源型。被广泛采用的是直接高压交—直—交型变频器, 其中又以单元串联多电平PWM电压源变频器最为典型, 具有谐波分量小、功率因数高 (0.95以上) 、输出波形质量好的特点。

3 吸送风机变频改造方案

华能陕西秦岭发电公司2007年利用大修机会对4#机组的吸送风机进行了变频改造。

3.1 基本参数

风机未进行变频改造之前, 4#炉配置2台吸风机、2台送风机, 每台吸风机所配电机的功率为1850kW、6kV 的定速电机, 每台送风机所配电机的功率为1250kW、6kV的定速电机, 采用电动挡板调节风量, 电缆从6kV电源接至电动机。吸、送风机主要技术参数如表1所示。

3.2 改造方案

3.2.1 方案选择

变频改造有两种方案可供选择:方案一是先降低风机容量, 再配较小的变频器;方案二是直接选用适合现有容量的变频器。方案一变频器费用较低, 但要增加风机及电机的改造费用, 且改造工作量大、工期长。方案二变频器费用较高, 但省去了风机改造费用, 而且施工便利, 可在不停机的情况下进行变频设备安装, 只在系统接入时短时停机即可。两方案相比较, 总费用方案二比方案一低, 故采用方案二, 即不改造风机, 直接进行变频改造。采用的是西门子罗宾康生产的NBH完美无谐波变频装置, 接线采用“一拖一” 手动旁路方式, 电缆由6kV开关柜接至变频装置, 增设变频装置至电动机的6kV电缆 (见图1) 。

整个变频改造方案主要包括以下部分:

(1) 变频器的安装和接入。在吸送风机旁就地搭建专门的变频房间, 安装的主要设备包括变频器主柜体、双路控制电源切换箱、变频器电源柜, 变频器的所有就地操作以及运行参数和报警参数的检查设置都在变频小间完成。

(2) 电气开关部分的改造。6kV高压开关加装了变频器保护回路“工频/变频工作方式”切换把手, 配合风机变频和工频运行两种工作方式的切换, 另外从380V低压交流常用母线段和220V直流母线段引入变频器控制电源和操作电源。

3.2.2 运行方式选择

吸送风机有变频及工频两种运行方式。正常情况下, 变频器出入口隔离开关QS1、QS2接通, 风机在变频方式下运行, 此时风机入口挡板全开, 变频器处于开环方式运行, 操控人员通过改变变频器频率控制模块控制高压变频器转速, 达到在无节流损失下调节风量的目的;在变频器故障或需进行设备消缺时, 可将风机切换为工频方式运行, 在变频器未跳开的情况下, 将风机停运, 断开6kV高压侧开关及QS1、QS2隔离开关, 接通QS3旁路开关, 此时工频启动, 通过控制风机入口挡板的方式调节风量。

3.3 改造后需要完善的问题

吸送风机投入运行后, 发现存在着一些问题, 导致吸送风机的运行安全受到威胁, 节能效果受到影响。

(1) 变频器运行环境比较差, 受条件所限, 送风机变频室布置在4#炉零米, 吸风机变频室布置在4#炉烟道下, 周围环境比较差, 通风孔滤网粘灰严重。

(2) 送风机在机组启动初期和低负荷运行状态下 (负荷低于12万kW) , 有喘振现象, 影响节能效率。分析产生喘振的原因, 可能与送风机甲、乙出口连通管有关, 风机并联运行, 有抢流量现象, 互相干扰, 产生风壳振动。

(3) 风机工/变频切换需停电手动操作。吸送风机工频和变频工作方式切换, 需要停运风机, 然后高压开关停电, 手动改变变频器出入口刀闸和旁路刀闸的状态, 然后从新送电, 启动风机。

4 改造后的节能效果

该公司4#锅炉吸送风机进行变频改造后, 取得了很好的节能效果, 改造前后生产参数对比如表2所示。

从表2中数据可以看出, 改造前锅炉吸、送风机平均电耗达到了2.58%, 改造后4#机组平均负荷下降了0.97万kW, 吸、送风机平均电耗为1.66%, 同比下降了0.92个百分点, 耗电量下降了37%, 可见4#炉风机投变频运行后, 节能效果比较显著。从近3年的机组运行情况来看, 机组平均运行小时为6773h, 单机平均发电量为111953万kWh, 吸、送风机改造前平均耗电率为2.73%, 吸送风机变频运行节能效率37%, 则每年可节约厂用电1131万kWh, 上网电价以0.288元/kWh计算, 每年可节支326万元。

5建议

综合秦岭发电公司对4#锅炉吸送风机系统进行变频改造的实际情况, 提出如下建议:

(1) 加强变频装置及其辅助系统的维护工作, 确保不发生因变频系统故障而发生的异常和安全事故;做好风机在变频运行工况下, 发生事故的各种事故预案和演习, 熟练掌握各种事故的处理方法。

(2) 运行值班人员必须加强变频设备的日常巡视, 针对变频设备周围环境比较差, 通风孔滤网粘灰严重的情况, 通过增加防尘滤网, 缩短滤网清扫周期等, 确保变频器运行环境良好。

(3) 在实际运行中, 继续探索变频调节系统各种参数的合理性和准确性, 进一步调整各参数到最合适的范围, 提高节能效果和安全系数。

(4) 与厂家一起, 探索风机工频/变频工作方式的在线自动无扰切换装置的研究, 力争早日实现两种工作方式的在线无扰切换。

6结语