時間:2010-02-20 09:43:00來源:ronggang
摘 要:本文介紹了安邦信電子有限公司多電平高壓變頻器在淮北礦業(yè)水泥有限公司排風機上的應用,分析了變頻系統(tǒng)的工作原理和生產(chǎn)工藝,結果表明安邦信高壓變頻器在水泥行業(yè)能很好適應該行業(yè)特殊工況,完全能夠替代國外進口設備,可以達到有效節(jié)能和降低設備投資的目的。
1. 簡介
深圳安邦信電子有限公司高壓變頻器的主要特點
·國產(chǎn)高壓變頻知名品牌,可靠性極高,超過四年的安全運行經(jīng)驗,適合電廠、鋼廠、水泥、石化等應用
·采用全數(shù)字無速度傳感器矢量控制技術,控制精度高,響應速度快,大大優(yōu)于普通的V/F控制技術
·性能優(yōu)異,輸入和輸出諧波極少(36脈沖整流、13電平逆變)
·內(nèi)部變壓器為干式,絕緣等級為H級,高于普通的F 級,可靠性高,維護簡單
·適應電網(wǎng)波動要求,電網(wǎng)電壓最多可下降至65%,變頻器仍能繼續(xù)工作而不跳機
·電壓源型高壓變頻器、幾乎在整個速度段輸入功率因素大于0.96
·體積(包括變壓器在內(nèi))最小,土建成本低
· 高-高結構,直接輸出6KV高壓,不對電機作任何改動
·單元故障自動旁路功能,保證用戶生產(chǎn)的安全和可靠
·中文PC操作界面,給用戶帶來方便
·變頻器效率高,高于98.5%
·防護等級高IP30,高于普通的IP20,對用戶的環(huán)境要求低
·環(huán)境濕度可達95%
·安邦信公司在全國設有10個辦事處和22個代表處,24小時響應用戶任何需要
·安邦信公司業(yè)績,廣泛應用于鋼鐵、火電、水泥、石化和供水行業(yè),業(yè)績顯著,運行可靠,給用戶帶來了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
變頻設備基本部件
36脈沖二極管整流,13電平IGBT/PWM逆變
一體式輸入干式隔離變壓器,內(nèi)部含測溫元件
保護等級IP30,整個變頻系統(tǒng)采用空冷,柜外采用空調(diào)冷卻
高壓柜門保護連鎖
控制UPS
帶PROFIBUS-DP通訊接口
變頻器基本性能
·變頻器為高-高結構,6KV直接輸出,不需輸出升壓變壓器,輸出為單元串聯(lián)移相式PWM方式,輸出相電壓至少為13電平,線電壓至少為25電平
·系統(tǒng)一體化設計,包括輸入干式隔離變壓器,變頻器等所有部件及內(nèi)部連線,用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。整套系統(tǒng)在出廠前進行整體測試
·36脈沖整流輸入符合并優(yōu)于IEEE519~1992及GB/T14519~93標準對電壓失真和電流失真最嚴格的要求
·在20~100%的負載變化情況內(nèi)達到或超過0.96的功率因數(shù)(無需功率因數(shù)補償裝置)
·無需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形,對電機沒有特殊的要求,可以使用普通異步電機,電機不必降額使用。具有軟起動功能,沒有電機啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌,可確保電機安全、長期運行
·變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振,轉矩脈動小于0.1%??杀苊怙L機喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點頻率跳躍功能
·變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求,電機不會受到共模電壓和dv/dt的影響
·變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調(diào)試,也可在沒有6KV高壓情況下用低壓電進行空載調(diào)試
·控制采用無速度傳感器矢量控制,起動轉矩可達200%
·變頻器對電網(wǎng)電壓波動有極強的適應能力,電壓低于35%仍可降額運行
·變頻器效率為98.5%
·控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制,有自診斷功能
·電機參數(shù)自動檢測、控制系統(tǒng)參數(shù)自動優(yōu)化
·變頻器功率單元和主控系統(tǒng)通訊采用光纖連接,具有很高的通信速率和抗干擾能力,安全性好
·單元故障自動旁路功能,當單元出現(xiàn)故障時,仍能保證系統(tǒng)運行
·控制系統(tǒng)具有在線檢測變頻器輸入電壓、電流、輸入功率因素、輸出電壓、電流、功率、頻率、電機轉速等
·頻率精度:±0.5%(所有因素下)
·過載能力為120%,1min,滿足泵類和風機類負荷要求
·調(diào)速范圍:0-100%連續(xù)可調(diào)
·加/減速時間0.1-3600 秒 (根據(jù)負載情況可設定)
·輸出頻率0-120HZ(根據(jù)電機情況可設定)
·環(huán)境溫度為-15~+40°C,95%相對濕度,海拔1000米以下
·變頻器抗地震能力為7級,振動0.5G
·臨界速度可跳過(共3組,可任意設定)
·用戶可調(diào)的數(shù)字表,可顯示速度,電流,電壓,功率,用電度數(shù)等
變頻器控制接口(可按用戶要求擴展)
·2路4~20mA或0~10V模擬量輸入
·4路4~20mA模擬量輸出或0~10V用以輸出電機電壓和頻率等指示信號(可擴展)
·10點開關量無源輸入:自動起動/停止,手動起動/停止,緊停,復位等
·10點開關量無源輸出:變頻器就緒,運行,故障等 (容量220VAC/5A)
·4點開關量無源輸出:容量220VDC/5A
·變頻器帶有PROFIBUS-DP通訊接口,可以將輸出頻率、輸出電壓等參數(shù)通過通訊接口傳送至PLC或DCS
結構
·變頻器的功率單元為模塊化設計,可以從機架上抽出,移動和更換,所有單元可以互換,更換單元不須專用工具,更換一個單元的時間一般小于10分鐘
·逆變器側采用高開關頻率的IGBT器件,保證良好的輸出波形
·輸入側的隔離變壓器能保護電機不受共模電壓的影響
·整個變頻系統(tǒng)內(nèi)部采用空冷,外部采用空調(diào)冷卻
保護
·變頻裝置有過電壓,過電流,欠電壓,缺相,變頻器過載,變頻器過熱,電機過載,輸出接地,輸出短路等保護功能
·變頻裝置有隔離變壓器的各種保護
·變頻器帶轉速跟蹤再起動功能
現(xiàn)場試驗
設備安裝完成后,安邦信公司負責檢查設備內(nèi)部接線及與外部接線、確保調(diào)試成功。
變頻裝置能在標書規(guī)定條件下經(jīng)受長期運行考驗。
測量變頻器輸入、輸出電壓和電流波形以及諧波含量(電動機啟動時、頻率在25Hz時、頻率在38Hz時、頻率在50Hz時)
電機啟動性能試驗,啟動電機,觀察變頻器輸出線電流波形和幅值,檢查電機的啟動性能要求起動電流小,啟動轉距大,保證電機穩(wěn)定起動
頻率(或轉速)調(diào)節(jié)范圍測試:測試最高頻率(或轉速)和最低頻率(或轉速)
電機振動測試分別測試電機兩端軸向、垂直徑向和水平徑向共6點的振動幅值
節(jié)電效果測試:在調(diào)速狀態(tài)和異步運行工況下,測試節(jié)電效果
功率因數(shù)測試:在調(diào)速狀態(tài)測試變頻器輸入功率因數(shù)
靜態(tài)精度測試(閉環(huán)控制的速度偏差):在冷態(tài)情況下測試電動機頻率變化,每點測試時間為5min
輸出電壓不對稱度測試:測試三相線電壓
效率試驗:變頻器效率為輸出和輸入有功功率之比
諧波測試:按GB/T 14549-93《電能質量 公用電網(wǎng)諧波》及IEEE519-1992國際標準的規(guī)定測試
2. 變頻方案
淮北礦業(yè)水泥有限公司排風機所配電機型號為:400KW/6KV,4極電機,額定電流為46A。
在變頻改造以前,水泥廠排風機采用調(diào)節(jié)風板開度的方式控制進風量,由于其電機裕量較大,因而電能的浪費特別嚴重,同時由于頻繁的對風板進行操作,導致風板的可靠性下降,影響機組的穩(wěn)定運行。且電機工頻起動特別困難,起動電流大,對電網(wǎng)沖擊較大,并造成電機籠條松動、有開焊斷條的危險。一般起動后不允許停機。
進行變頻改造后,排風機的風板開度保持全開,基本不需要改變,根據(jù)實際所需的風壓,由DCS系統(tǒng)通過PID調(diào)節(jié)計算,輸出4~20mA模擬電流信號發(fā)給變頻器,通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率改變電機的轉速,達到調(diào)節(jié)送風量的目的,滿足運行工況的要求。
同時,進行變頻改造后電機在啟動和調(diào)節(jié)過程中,轉速平穩(wěn)變化,電流沒有任何沖擊,解決了電機啟動時的大電流沖擊問題,消除了大啟動電流對電機、傳動系統(tǒng)和主機的沖擊應力,大大降低日常的維護保養(yǎng)費用。
由于安邦信高壓變頻器具有極高的可靠性,因此我們只為該設備配備了檢修和維護用的手動旁路系統(tǒng),結構簡單,性能可靠。整個系統(tǒng)由1臺高壓變頻柜、1臺控制柜、1臺變壓器柜、一臺旁路柜、一臺電機及一臺風機組成,下圖為風機變頻方案一次圖。
排風機變頻方案一次圖
圖中共有3個高壓隔離開關,為了確保不向變頻器輸出端反送電,QS2與QS3采用機械互鎖,并采用S7-200PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣連鎖,避免系統(tǒng)誤操作。當QS1、QS2閉合,QS3斷開時,電機運行在變頻狀態(tài);當QS1、QS2斷開,QS3閉合時,電機工頻運行,此時高壓變頻器從高壓中隔離出來,便于檢修、維護和調(diào)試。
3. 結論
淮北礦業(yè)水泥有限公司排風機采用安邦信高壓變頻調(diào)速后,調(diào)速準確,運行可靠,節(jié)能效果明顯,產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟效益,得到用戶的好評。
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