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利德华福高压变频器在干熄焦循环风机系统中

发布时间:2019-07-08 22:15:32

利德华福高压变频器在干熄焦循环风机系统中的应用

核心提示:  风机类设备是钢铁生产行业的耗电大户,目前主要的控制方式是采用液力耦合器调速,或通过翻板来调节风量,其中蕴藏着巨大的节能空  风机类设备是钢铁生产行业的耗电大户,目前主要的控制方式是采用液力耦合器调速,或通过翻板来调节风量,其中蕴藏着巨大的节能空间。采用高压大功率变频调速方案,将会产生可观的经济效益。对降低吨钢耗水电指标、节能降耗起到积极作用。

随着计算机技术及IGBT等功率器件的飞速发展,高压大功率变频器产品已日渐成熟,但是对于不同的工况条件,节能效果上差别很大,不能盲目推广投运,必须对使用条件和现场工况作细致的研究。

1、干熄焦循环风机的工艺要求

干熄焦循环风机是干熄焦气体循环系统中的关键核心设备,为气体循环提供动力,根据工况调节循环风量,控制排焦温度及锅炉入口温度。在干熄焦气体循环系统的设计中,循环风机的控制方式一般有2种:循环风机不调速,采用翻板阀门来调节风量;循环风机采用液耦或变频调速来调节风量。循环风机采用变频调速技术可以更精确地调节循环气体的流量,有利于干熄焦锅炉的稳定运行。

循环风机工艺技术参数:型号,GXS160;形式,双吸入离心式风机;容积流量,232000m3/h;压力,风机全压13.5kPa,入口静压约-4.5kPa;介质密度,0.77kg/m3;转速,1490r/min。

高压电机工艺技术参数:型号,YKK;额定功率,2240kW;额定电压,6kV;额定电流,248A;额定转速,1486r/min;功率因数,91%。

循环风机的风量要求随着干熄焦系统排焦量的变化而变化,主要目的是稳定系统的排焦温度及锅炉入口温度,风量的调节通过循环风机变频调速来实现。变频器控制方式选择:远程及本地。当选择开关打到远程位置时,控制权交给干熄焦中控室EI系统的后台上位工控机;当选择开关打到本地位置时,控制权交给变频器。正常工作时,循环风机的入口档板全开,在干熄焦中控室EI系统的上位工控机画面上给定频率,控制风机的转速,调节风量。

2、变频调速控制的系统性能特点

对于2240kW/6.0kV高压变频装置,北京利德华福电气技术有限公司HARSVERT-A系列高压变频器调速系统,可以很好的满足现场调速要求。该系列变频采用新型IGBT功率器件,全数字化微机控制,具有以下特点:

(1)高-高电压源型变频调速系统,直接3、6、10kV输入,直接3、6、10kV输出,无须输出变压器。

(2)输入功率因数高,电流谐波少,无须功率因数补偿/谐波抑制装置。

(3)输出阶梯正弦PWM波形,无须输出滤波装置,可接普通电机,对电缆、电机绝缘无损害,电机谐波少,减小轴承、叶片的机械震动,输出线可以长达1000m。

(4)标准操作面板配置或彩色液晶屏全中文操作界面。

(5)内置PLC,易于改变控制逻辑关系,适应多变的现场需要。

(6)支持Profibus、Modbus、TCP/IP等多种通信协议。

(7)可接受和输出0~l0V/4~20mA工业标准信号。

(8)直接内置PID调节器,可开闭环运行。

3、高压变频器调速系统原理

3.1系统结构

HARSVERT-A系列高压变频调速系统结构见图1,由移相变压器、功率单元和控制器组成。6000V有15(或21)个功率单元,每5(或7)个功率单元串联构成一相。

图1高压变频调速系统结构图

3.2功率单元结构

每个功率单元结构上完全一致,可以互换,其电路结构见图2,为基本的交-直-交单相逆变电路,整流侧为二极管三相全桥。

图2功率单元电路结构

3.3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PWM波形进行重组,可得到如图3所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好,dv/dt小,可减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长,电机不需要降额使用,可直接用于设备改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶片的机械应力。

当某一个单元出现故障时,通过使图2中的继电器K闭合,可将此单元旁路出系统而不影响其他单元的运行,变频器可持续降额运行,如此可减少很多场合下停机造成的损失。

图3高压变频调速系统输出的相电压阶梯PWM波形

4、设备运行特点

干熄焦循环风机变频的投运调试过程顺利,投运一次成功。该变频技术成熟,性能良好,优点主要体现在:

(1)运行稳定,安全可靠。设备自投运以来,一直运行正常,没出现过故障,并具有免维护的特点,只需定期清洗柜门上的通风滤。

(2)速度响应及时准确,起停平稳。对电几乎无谐波干扰,大大减少了电机的振动和噪音,完全满足干熄焦气体循环系统的工艺需求。

(3)变频器自身保护功能完备,控制器用户接口电路完善,现场信号接入灵活方便,内部控制连接采用光纤通信技术,具备良好的抗电磁干扰性,可靠性大大提高。

(4)适应电电压波动能力强。尽管厂区内电电压波动频繁(电压波动范围为5.7~6.3kV),变频器运行仍稳定正常。

(5)节能效果显着。根据现场实际运行工况,排焦量在140t/h左右时,系统所需风量约为额定风量的30%,此时变频器的运行频率为40Hz。

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