大型風(fēng)機(jī)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的選型及其應(yīng)用
4.1 系統(tǒng)主回路電氣原理圖
系統(tǒng)主回路電氣原理圖如圖1所示。
4.2 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成
harsvert-a06系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和控制器組成,有21個功率單元,每7個功率單元串聯(lián)構(gòu)成1相。
4.3 功率單元結(jié)構(gòu)
每個功率單元結(jié)構(gòu)上是完全一致的,可以互換,其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示,為基本的交—直—交單相逆變電路,整流側(cè)為二極管三相全橋,通過igbt逆變橋進(jìn)行正弦pwm控制。
4.4 輸入、輸出側(cè)結(jié)構(gòu)
輸入側(cè)由移相變壓器給每個單元供電,移相變壓器的副邊繞組分為三組,構(gòu)成42脈沖整流方式,這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形,使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1。
輸出側(cè)由每個單元的u、v輸出端子相互串接而成星(y)型接法給電機(jī)供電,通過對每個單元的pwm波形進(jìn)行重組,可得到階梯pwm波形。
4.5 控制器
控制器核心由高速單片機(jī)來實(shí)現(xiàn),控制器包括電源板、接口板、主控板、總線板、光纖板和功率模塊,控制器還包括內(nèi)置的plc,siemenss7-200cn cpu226cn 1臺,模擬量i/o組合模塊em235cn 1塊,模擬量輸出模塊em232cn 3塊。
4.6 軟件控制界面
通過高壓變頻器的主界面可以完成變頻器的功能設(shè)定、參數(shù)設(shè)定、實(shí)時波形顯示、運(yùn)行記錄打印、故障查詢。在主控界面可以對變頻器直接進(jìn)行啟動、設(shè)定運(yùn)行頻率、加速、減速、停機(jī)、急停和復(fù)位等操作。在界面上還顯示運(yùn)行頻率、電機(jī)速度、輸入電流、輸出電流、輸入電壓、輸出電壓等參數(shù)。
4.7 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方式
?。?)本機(jī)控制
如將高壓變頻器柜上的選擇開關(guān)處于本控位置,這時只能由變頻器操作,在操作面板上按啟動按鈕,直接給定頻率。
?。?)遠(yuǎn)程控制
如將高壓變頻器柜上的選擇開關(guān)處于遠(yuǎn)控位置,則在上位機(jī)上給出啟動信號,并設(shè)定給定頻率。
5 技術(shù)改造后的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益分析
5.1 技術(shù)效能
?。?)使用變頻器控制后能做到無沖擊平滑啟動(軟啟動),啟動電流小,避免了啟動沖擊造成的機(jī)械損傷和啟動電流大、時間長造成的電器發(fā)熱。
?。?)風(fēng)量控制由電機(jī)轉(zhuǎn)速控制,實(shí)現(xiàn)不同工況下的風(fēng)量調(diào)節(jié),易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)控制,避免了電機(jī)、排煙機(jī)在風(fēng)量小時仍在額定轉(zhuǎn)速下工作。使設(shè)備在較小的電流、較低的轉(zhuǎn)速下工作,提高了設(shè)備的使用壽命,降低了故障率,同時提高系統(tǒng)效率。
?。?)風(fēng)機(jī)是典型的二次方律負(fù)載,負(fù)載功率(p)與轉(zhuǎn)速(n)的三次方成正比:p=kp×n3,只要電機(jī)的轉(zhuǎn)速(n)降一點(diǎn),負(fù)載功率(p)就降很多,節(jié)電效果十分明顯,排煙機(jī)常在40~47hz的頻率下工作,改后比改前節(jié)電17%左右。
?。?)改造前因故障停機(jī)引起的直接經(jīng)濟(jì)損失每臺窯高達(dá)2.4萬元/h左右,自從改用變頻器控制以來電氣、機(jī)械故障明顯減少。
5.2 技術(shù)改造前后綜合對比
技術(shù)改造前后綜合對比如表3和表4所示。
5.3 風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用情況
改造前,燒成窯的排煙風(fēng)機(jī)平時開度處于50~80%,風(fēng)機(jī)的節(jié)流損失很大,變頻改造后,初步統(tǒng)計(jì),節(jié)電率達(dá)到17%,變頻改造后,風(fēng)機(jī)啟動平穩(wěn),運(yùn)行中震動減小,軸承溫度下降,對減少風(fēng)機(jī)葉輪的積灰,延長清灰周期,提高設(shè)備的運(yùn)行壽命等都起到一定作用。
5.4 經(jīng)濟(jì)效益分析:
2(臺)×(6kv×35a-5kv×20a)×0.86(功率因數(shù))×365(d)×24(h)×0.9(運(yùn)轉(zhuǎn)率)×0.38(元/kwmiddot;h)=98.2萬元/年可見,節(jié)電效益明顯。
6 結(jié)束語
此項(xiàng)目于2007年立項(xiàng),08年6月在3#窯5#、6#排煙風(fēng)機(jī)改造成功,投入工業(yè)性試運(yùn)行。至今,該廠已共技改或新裝了23臺(套)高壓交流變頻調(diào)速裝置,應(yīng)用在大型風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的高壓電機(jī)傳動控制中,運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好,各項(xiàng)技術(shù)性能均達(dá)到預(yù)期要求,并且都具有較完美的節(jié)能降耗效果,應(yīng)用相當(dāng)成功。在工業(yè)企業(yè),對于許多高壓大功率的設(shè)備推廣和應(yīng)用高壓變頻技術(shù),不僅可以取得相當(dāng)?shù)墓?jié)能效果和優(yōu)化自動化控制水平,是企業(yè)節(jié)能降耗的一個技術(shù)措施,而且也是得到國家產(chǎn)業(yè)政策支持的,代表了今后工業(yè)行業(yè)電氣裝備節(jié)能技改的一個方向。
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