变频调速在我厂新鼓风机的应用2

变频调速在我厂新鼓风机的应用21概述焦化厂共有三座焦炉，两座58型42孔焦炉和一座JN43—80型65孔焦炉，年产焦炭97万吨。对应3座焦炉的是两套煤气净化系统，即两座42孔焦炉对应老化产煤气净化系统，65孔焦炉对应的是新化产煤气净化系统。新化产煤气净化系统的处理能力，设计原是对应1座65孔焦炉和1座42孔焦炉，年产焦炭70万吨所产生的煤气量38000m3/h。由于两座42孔焦炉仍在超期“服役”，现新煤气净化系统只净化1座65孔焦炉所产生的荒煤气，24000m3/h。新煤气净化系统选用2台D900-23型鼓风机，1开1备，配用电机额定功率800KW，额定电压为630V。现有煤气量只是原设计煤气量的60%，新鼓风机的能力过剩。为了保持焦炉集气管的压力稳定，只能用鼓风机的机前煤气阀门开度和焦炉集气管翻板开度进行调节，致使鼓风机机前煤气系统阻力增大，鼓风机机前吸力大，通过鼓风机的煤气温升高，鼓风机各轴瓦温度高，增加后部煤气净化系统的负荷。由于手动调节存在的滞后现象，焦炉集气管压力波动大，难以保证生产的正常稳定运行，而且手动调节时易使机前吸力过大，造成鼓风机及电捕的不安全运行。另外鼓风机大部分能耗消耗在克服阻力做功上，不仅造成电能的浪费，而且影响设备的使用寿命。2改进方案我厂于2002年投资200万元，在新鼓风机系统安装了一套美国罗宾康公司生产的完美无谐波高压交流变频器，将集气管压力、机前吸力、机后压力和风机频率等信号经压力变送等转换后送入工控机系统处理。根据鼓风机及中央变电所现有条件将变频器柜及低压柜安装在鼓风机室，电源柜及切换柜安装在中央变电所。变频器投入后，煤气鼓风机的机前阀门处于全开状态，集气管调节翻板开度为75%，通过改变驱动电源频率，来平滑地调节鼓风机的转速，以保证集气管压力的稳定。两台鼓风机共用一套变频装置可以根据需要进行切换。同时，该系统内还有记录显示和报警、历史趋势等控制单元，可对集气管压力等重要数据进行显示和记录，出现故障时还可发出声光报警。3完美无谐波高压变频器工作原理及优点（1）作原理理图1功率单元结构图完美无谐波高压变频器是一种新型的直接高压输出电源型变频旁路接触器输出Q4Q2Q3Q1输入FUFUFUCOL器，它采用若干个低压PWM变频功率单元（图1）串联的方式实现直接高压输出。电网电压（如6KV）经输入隔离变压器的二次隔离线圈降压后向各功率单元供电，额定电压为630V，功率单CB6900690069006900690069006900690069006900690069006900690069003450V相电压6300V线电压图2、电压叠加原理图A元为三相输入，单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构，每相6个，因此，相电压为3450V，所对的线电压为6300V，相邻功率单元的输出端串联起来，形成Y型结构，实现变频的高压直接输出（图2）供给高压电动机。由于给各个功率单元供电的二次隔离线圈互相存在一个相位差，实现输入多重化，由此消除各个单元产生的谐波。（2）优点〈1〉普通高压变频器由于对电网有谐波污染，需要安装谐波滤波器，而谐波滤波器制作和电网参数有关。当电网参数变化时需重新调谐，因此，相当麻烦。而无谐波高压变频器采用30脉冲变频，可以不加任何谐波滤波器就能满足供电部门对电压和电流失真最严格的要求。〈2〉由于采用多重化的脉宽调制技术。因此，输出波形几近完美的正弦波。避免了普通高压变频器由于输出波形谐波成分较大引起的电机噪声加大，发热增加及由于dv/dt的关系而需要增强电机的绝缘。〈3〉由于使用二极管整流，在整个调速范围内功率因数均可达到0.95。〈4〉采用模块化设计，维修简单。该系列变频器还配有功率单元旁路分流，在某个功率单元发生故障的情况下继续运行变频而无需马上停机，大大提高了可靠性。4运行效果该变频调速系统经安装、调试、空负荷试车等工作后，于2003年4月4日进行带负荷试车，一次成功并转入正常运行。鼓风机变频调速投入运行后，风机电流大大降低，只有原工频运行时的4~20%，风机各轴瓦温度降低，风机煤气温升大幅度降低等。新鼓风机原工频运行和现变频调速运行时，各运行参数对比如下：工频运行变频运行电流50A2~10A频率50HZ29~38HZ(大部分在34HZ左右)机前吸力3000Pa~5000Pa2500Pa~3800Pa集气管压力0~250Pa且波动大80~200Pa之间，且大部分时间稳定在130Pa左右鼓风机温升20~30℃8~12℃各轴瓦温度50~60℃均45℃鼓风机机后温度40~48℃30℃鼓风机前煤气阀门开度只开到1/3现几乎全开集气管翻板开度波动大，0~100%之间开70%，波动小转速2983转/分1730~2267转/分经过一个多月的运行表明，鼓风机变频调速装置不仅满足了工艺控制的要求，即焦炉集气管压力稳定，机前吸力降低，风机煤气温升降低等；变频系统正常时均为自动调节，因而运行稳定，减轻了工人的劳动强度，原则上消除了对生产不利的负压和波动幅值过大的现象，保证了焦炉的稳定生产和化工鼓风机及电捕的安全运行；大大降低了鼓风机的电耗。5经济效益计算（1）直接效益年节电量：（450-180）×24×365=2365200KWh年节电费：若电价按0.38元/KWh2365200×0.38=898776元投资回收期=188÷89.9=2.09年（2）间接效益（1）延长检修周期，降低检修成本。（2）降低备件消耗（3）降低煤气出口温度，有利于后部生产，减少冷却水用量。6存在问题（1）新煤气净化系统共有两台鼓风机，只上了一套变频调速系统，在正常倒鼓风机时，须倒4次另一台鼓风机才能带上变频器，比较烦琐，将来只有在新煤气净化系统再上一套变频调速系统，才能解决倒换风机的烦琐的问题。7结束语实践证明，鼓风机采用变频调速后，不仅系统运行可靠，自动化程度高，综合效益好，而且还保留了工频运行条件，两种操作条件可互相切换，保证了系统运行的可靠性。鼓风机变频调速系统在我厂新煤气净化系统的运行是成功的。改进煤气鼓风机高压变频器控制电源焦化厂：申文涛一、概述交流变频调速技术以其高性能，高可靠性的调速装置以广泛地进入工业、生活领域。焦化厂共有三座焦炉，两座58型42孔焦炉和一座JN43—80型65孔焦炉，对应3座焦炉的是两套煤气净化系统，即两座42孔焦炉对应老化产煤气净化系统，65孔焦炉对应的是新化产煤气净化系统。新煤气净化系统选用2台D900-23型鼓风机，1开1备，配用电机额定功率800KW，额定电压为6KV。为了保持焦炉集气管的压力稳定，只能用鼓风机的机前煤气阀门开度和焦炉集气管翻板开度调节压力。这种方法致使鼓风机机前煤气系统阻力增大，鼓风机机前吸力大，通过鼓风机的煤气温升高，鼓风机各轴瓦温度高，增加了后部煤气净化系统的负荷。由于手动调节存在的滞后现象，焦炉集气管压力波动大，难以保证生产的正常稳定运行，而且手动调节时易使机前吸力过大，造成鼓风机及电捕的不安全运行。另外鼓风机大部分能耗消耗在克服阻力做功上，不仅造成电能的浪费，而且影响设备的使用寿命。焦化厂于2002年投资200万元，在新鼓风机系统安装了一套美国罗宾康公司生产的完美无谐波高压交流变频器，将集气管压力、机前吸力、机后压力和风机频率等信号经压力变送器等转换后送入工控机系统处理。根据鼓风机及中央变电所现有条件，将变频器柜及低压柜安装在鼓风机室，电源柜及切换柜安装在中央变电所。变频器投入后，煤气鼓风机的机前阀门处于全开状态，集气管调节翻板开度为70%，通过改变驱动电源频率，来平滑地调节鼓风机的转速，以保证集气管压力的稳定。两台鼓风机共用一套变频装置可以根据需要进行切换。同时，该系统内还有记录显示和报警、历史趋势等控制单元，可对集气管压力等重要数据进行显示和记录，出现故障时还可发出声光报警。二、完美无谐波高压变频器工作原理及优点1、工作原理电机学中的一个基本公式：n0=60f/P式中：电动机定子的绕组极对数P一定，改变电源频率f，即可改变电动机的同步转速n0。异步电动机的实际转速总是低于同步转速并且随着同步转速而变化。电源频率增加，实际转速也增加；电源频率下降，电机转速下降，这种通过改变电源频率实现的转速调节过程称为变频调速。变频器是一种能量变换装置，根据能量变换的形式不同，电力变换装置可以分为直接变换装置及间接变换装置两类。间接变换装置是把电源频率的交流电整流为直流电，经过中间直流环节以后，再逆变为频率可调的交流电。为隔离整流器和逆变器的互相干扰，在中间直流电路要并联大电容或串联大电感作为储能元件，直流环节并联大电容的变频器称为电压源型变频器。直流环节串联大电感的变频器称为电流源型变频器。完美无谐波变频器是罗宾康公司设计制造的脉冲宽度调制交流变频电机驱动器系列。完美无谐波高压变频器是一种新型的直接高压输出电压源型变频器，它采用若干个低压PWM（脉冲宽度调制，基本原理是用一系列宽度不同的按一定时间序列排列的等幅脉冲方波来逼近一条正弦曲线，产生接近正弦的电压和电流）变频功率单元（图2）串联的方式实现直接高压输出。采用功率单元串联的优点是①不存在器件的均压问题；②每个功率单元承受全部的输出电流，但仅承受1/5的输出相电压，1/15的输出功率。在功率单元图①中，整流部分采用六只二极管组成三相桥式不可控整流电路；逆变部分采用四只IGBT组成单相桥式逆变电路；每个IGBT并联一只续流管，其作用：1、续流，即保护IGBT，2、电机降速时做能量回馈，回馈到电容器。图1功率单元结构图电网电压（如6KV）经输入隔离变压器的二次隔离线圈降压后向各功率旁路接触器输出Q4Q2Q3Q1输入FUFUFUCOL6900690069006900690069006900690069006900690069006900690069003450V相电压6300V线电压A单元供电，额定电压为690V，功率单元为三相输入，单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构，每相5个，因此，相电压为3450V，所对的线电压为6300V，相邻功率单元的输出端串联起来，形成Y型结构，实现变频的高压直接输出（图2）供给高压电动机。由于给各个功率单元供电的二次隔离线圈互相存在一个相位差，实现输入多重化（所谓多重化技术，就是每相由几个低压PWM功率单元串联组成）由此消除各个单元产生的谐波。2、优点（1）普通高压变频器由于对电网有谐波污染，需要安装谐波滤波器，而谐波滤波器制作和电网参数有关。当电网参数变化时需重新调谐，因此，相当麻烦。而无谐波高压变频器采用30脉冲变频，可以不加任何谐波滤波器就能满足供电部门对电压和电流失真最严格的要求。（2）由于采用多重化的脉宽调制技术，使变频器输出波形几近完美的正弦波。避免了普通高压变频器由于输出波形谐波成分较大引起的电机噪声加大、发热增加及由于dv/dt的关系而需要增强电机的绝缘。（3）由于使用二极管整流，在整个调速范围内功率因数均可达到0.95。（4）采用模块化设计，维修简单。该系列变频器配有功率单元旁路接触器，如果在某个功率单元发生故障的情况下，变频器主控板自动接通对应的接触器，一旦该接触器得电，损坏的功率单元就不再作为系统的电气部分，因而变频器可以继续运行。这时系统控制自动进行补偿，中心点漂移，以保持电机的电压平衡，而变频器继续运行而无需马上停机，大大提高了可靠性；功率单元采用快速熔断器做为短路保护。该变频调速系统经安装、调试、空负荷试车等工作后，于2003年4月4日进行带负荷试车，一次成功并转入正常运行。鼓风机变频调速投入运行后，风机电流大幅度降低，只有原工频运行时电流的4~20%，风机各轴瓦温度降低，风机煤气温升大幅度降低等。三、问题的提出7月4日8时44分，煤气鼓风机变频电源柜的高压真空断路器突然跳闸，变电所中央信号盘光字盘亮，事故信号响，我们对变频电源柜进行检查无异常。我们到现场进行检查，看到变频器显示屏上无显示，经检查是变频器控制电源断电。采用二路供电方式，一路来自鼓风机室电磁站，另一路来自运行车间循环水泵房电磁站。为二路电源供电方式，一路电源断电时，可自动切换到另一路