大功率高压变频器在冶金除尘系统中的应用
发表日期：2011-05-04 09:11:41 来源：互联网; 点击次数：
1 概述
在冶金行业的各种工艺过程中，高压除尘风机的转速可以随工艺过程的需要而变化。以炼铁与炼钢为例，在高炉出铁及转炉吹氧冶炼过程中烟尘量最多，需要风机全负荷运转才能满足除尘要求，而其余时间烟尘量很少，风机只需低速运转即可满足除尘要求，工况变化范围很大，节能潜力巨大。
风机、水泵等采用变频调速是我国节能的一项重点推广技术，《中华人民共和国节约能源法》第39条已将变频调速列入通用节能技术加以推广。高压交流变频调速技术是20世纪90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术，主要用于交流电动机的变频调速，其技术和性能胜过其他任何一种调速方式。变频调速以其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽范围的调速范围，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、安装使用及维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利和快捷的服务，使之成为企业采用电机节能方式的首选。
2 变频调速与其他调速方式的比较
目前，大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种：串级调速、液力耦合器调速及变频调速等
2.1 串级调速
优点是可以回收转差功率，所以调速效率比较高，但存在的问题也很多：它不适合于鼠笼型异步电机；不能实现软启动，启动过程非常复杂；启动电流大；调速范围有限；响应慢，不易实现闭环控制；功率因数和效率低，并随转速的降低急剧下降；很难实现同DCS控制系统的配合，不利于提高系统的整体自动化程度；因控制装置比较复杂，谐波污染大．对电网有较大干扰。
2.2 液力耦合器调速
属低效调速方式，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%，低速时效率极低；精度低，线性度差，响应慢；启动电流大；加装在设备
与电机之间，不适合改造；维护复杂，费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。
2.3 高压变频器调速
由于采用了先进的电力电子技术，计算机控制技术，现代通信技术和高压电气，电机拖动等综合性领域的学科技术，因此具有其他调速方式无法比拟的优点。
(1)变频器采用液晶显示数字界面，触摸式面板，可随时显示电压、电流、频率及电机转速等，可非常直观地显示电机的实时状态。
(2)精确的频率分辨率和高的调速精度，完全可以满足各种生产工艺工况的要求。
(3)高压变频器具有国际通用的外部接口，可与DCS实现通讯，并可与设备控制回路相连接，构成部分闭环控制系统。
(4)具有就地和远程操作功能，另可通过互联网实现远程监控功能。
(5)具有电力电子保护和工业电气保护功能，使变频器和电机在正常运行和故障时均可得到安全保证。
(6)电机可实现软启动、软制动：启动电流小，小于电机的额定电流；电机启动时间连续可调，减小了对电网的影响。
(7)减少配件的损耗，延长设备使用寿命，提高劳动生产效率。
3 变频器的组成
中钢天澄公司在攀枝花钢铁(集团)有限公司某厂烟气治理项目中采用了2套配套电机为1 800 kw/1OkV的大功率高压变频器。
高压除尘风机配套电机采用“一拖一”变频控制，总体控制系统构成如下：
(1)Y10/130(适配1 800 kW/10 kV电机)高压变频器2台；
(2)系统手动旁路开关柜(2 000 kW)2台；
(3)远程监控系统l套。
变频器参数如下：
型号Y10/130；安装地点：室内；技术方案：电压源型，直接高—高；额定输入电压/允许变化范围：10 kV (-20%-+15%)；系统输入电压/输出电压：10 kv/10 kV；系统输出电流：130 A；额定容量：2 250 kVA；额定输入频率/允许变化范围：(50±5)Hz；变频器效率：额定输出时，97%，>20%负载时，>95%；输入侧功率因数：额定输出时，0.97，>30%负载时，>O 92；逆变形式及元件参数：每相9单元串联PWM逆变输出/IGBT；过载能力：120% 3min，150% 1 min；I/O信号规格及数量：按用户要求；操作键盘：液晶触摸屏；变频装置外形尺寸：5 500mm×2 300mm×l 200 mm
4 变频器的控制
变频器的控制有2种方式：就地控制和远程控制。
就地控制：通过设在单元控制柜上的液晶触摸屏进行参数设定及启、停等所有控制。
远程控制：通过设在中央控制室的工控机完成对变频器的所有控制。变频器与工控机之间通过RS485接口，采用MODBUS通讯协议进行数据交换。
通过变频器在现场的实际应用，收到了以下效果：
(1)增加了效益。按照现场的运行情况，变频器与液力耦合器相比每年节约电费及维护费用约200万元人民币，可以说是为企业增加了效益。
(2)改善了工艺。投入变频器后除尘风机可以非常平滑稳定地调整风量，运行人员可以自如地调控，工艺运行参数得到了改善，提高了效率
(3)维护量减小。采用变频调速后，无论何种工艺条件，随时可以通过调整转速使风机在接近额定状态下工作，这样就可避免使风机过多偏离额定工作区而引起的振动，通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低风机的转速。自于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件的寿命。
(4)工作强度降低由于调速系统可实现远程控制，可实现无人值守，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。
(5)减少了对电网的冲击。采用变频调节后，系统实现软启动，电机启动电流只是额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机的机械损伤，有效地延长了电机的使用寿命。
变频调速作为一种新型的电力传动调速技术和节能技术，以其显著的优势已在冶金行业得到了一定的发展，如果能进一步采用新技术，降低成本，减少企业的一次投资，那么变频调速技术必将在冶金乃至其他行业得到更广泛的应用。
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