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科陸高壓變頻器在河北武安鑄業(yè)高爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

時間:2011-07-05 12:02:02來源:gengwt

導(dǎo)語:?本文結(jié)合高爐除塵風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)工藝,綜述了高壓變頻器的性能特點(diǎn)及系統(tǒng)原理,同時詳細(xì)說明了整體方案,介紹了變頻器的節(jié)電效果。

  一、引言

  小型高爐一般有一個出鐵場,該出鐵場設(shè)有一個出鐵場除塵系統(tǒng),除塵系統(tǒng)主要用于當(dāng)高爐出鐵時,由于高爐炮泥潮濕或高溫的鐵水會同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生大量的煙氣,這些煙氣一方面對現(xiàn)場操作的工人的健康很不利,另一方的煙氣由于面也對環(huán)境造成了巨大的污染,這些煙氣主要產(chǎn)生在高爐的出鐵口和出鐵包位上方。高爐出鐵口高爐爐內(nèi)壓力大,正常生產(chǎn)時的熱風(fēng)壓力一般在260kPa,因此當(dāng)出鐵時煙氣往外噴的較遠(yuǎn),嚴(yán)重影響環(huán)境。由于河北武安鑄業(yè)有限公司原先設(shè)計的除塵風(fēng)機(jī)機(jī)采用直接啟動方式,風(fēng)機(jī)在工頻運(yùn)行風(fēng)門開度為80%時,電機(jī)已經(jīng)達(dá)到額定電流運(yùn)行。通過變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,此時風(fēng)門可以全開,這樣可以避免不必要的電能損耗,從而達(dá)到有效的節(jié)能的目的。

  二、高爐除塵風(fēng)機(jī)及主電機(jī)參數(shù)介紹

  除塵風(fēng)機(jī)主電機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下:

  電機(jī)型號:YKK4506-6

  額定功率:400kW

  額定電壓:10000V

  額定電流:30A

  功率因數(shù):0.83

  三、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案:

  (1)變頻器采用科陸CL2700系列高壓變頻器,該變頻器具有下述特點(diǎn):

  1、采用高-高方式:輸入采用移相變壓器,單元串聯(lián)方式直接高壓輸出;

  2、風(fēng)冷設(shè)計:獨(dú)特的風(fēng)道設(shè)計,主要的散熱器件都靠近或處于風(fēng)道中,散熱效果好,保證系統(tǒng)的過載能力;

  3、模塊化設(shè)計:單元采用模塊化設(shè)計,單元可任意互換,單元拆裝方便,只需裝卸7個螺絲。

  4、友好的人機(jī)界面:人機(jī)接口采用觸摸屏,全中文界面,基于Windows操作平臺,10.4英寸彩色液晶觸摸屏,便于就地監(jiān)控、設(shè)定參數(shù)、功能選擇,調(diào)試操作簡單,友好,顯示內(nèi)容豐富;

  5、可靠的設(shè)計:單元與控制部分的通訊采用光纖;外圍的控制部件采用PLC;主回路采用全進(jìn)口部件,IGBT采用Infineon產(chǎn)品,整流橋采用SanRex產(chǎn)品,濾波電容采用NCC產(chǎn)品,所有主回路器件按額定運(yùn)行參數(shù)(或?qū)嶋H運(yùn)行參數(shù))的2倍選購,變壓器按電機(jī)額定功率的1.2~1.5倍容量配置,配置底部散熱風(fēng)機(jī)和頂部散熱風(fēng)機(jī);

  6、靈活的用戶接口:接口方式可采用硬接線方式也可采用通訊方式。接口狀態(tài)信息除系統(tǒng)設(shè)定外,提供由用戶定義的輸出接口(用戶只需在人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)定對應(yīng)的I/O輸出的內(nèi)容即可);

  7、高效率,高功率因數(shù):整機(jī)效率≥96%,功率因數(shù)≥0.95;

  8、抗電網(wǎng)電壓波動能力強(qiáng),當(dāng)電網(wǎng)電壓在-15%~+15%范圍內(nèi)波動時,系統(tǒng)可以正常工作;功率單元在電壓-35%~+15%范圍內(nèi)變化時,都可以正常工作。

  9、先進(jìn)的單元旁路技術(shù):采用24V接觸器控制半可控硅旁路執(zhí)行機(jī)構(gòu),確保單元故障時能夠迅速可靠的旁路,避免了因功率單元失電后旁路不能正常工作的情形;

  10、中性點(diǎn)漂移技術(shù):當(dāng)某個功率單元出現(xiàn)故障時,可以自動監(jiān)測故障并啟動單元旁路功能,使得該單元不再投入運(yùn)行,不用同時旁路故障單元的同一級其它兩個功率單元,程序會自動進(jìn)行運(yùn)算,調(diào)整算法,使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱,系統(tǒng)能維持額定輸出的95%以上,幾乎對機(jī)組運(yùn)行不產(chǎn)生任何影響。同時程序會自動進(jìn)行運(yùn)算,調(diào)整算法,使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱,電機(jī)的運(yùn)行不受任何影響,亦無需降額運(yùn)行。

 

  11、控制回路雙電源切換:一路來自用戶供給控制電源,另一路來自高壓輸入隔離變壓器,雙回路自動切換保證在控制電源掉電后,設(shè)備無影響,同時配了容量1000VA的UPS電源,即使兩路控制電源都出現(xiàn)故障的情況下,UPS仍可以為控制系統(tǒng)提供足夠長的工作時間。

 ?。?)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  該改造除塵系統(tǒng)采用高壓進(jìn)線柜+旁路柜(刀閘柜)+移相變壓器+變頻器+電機(jī)的組合方式,旁路柜電氣原理圖如下所示:

  “一拖一”手動旁路系統(tǒng)圖

  當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時,可以工頻旁路運(yùn)行。變頻器帶電機(jī)可在變頻器的操作屏及后臺計算機(jī)兩個地方控制,通過變頻器操作屏上的就地/遠(yuǎn)程開關(guān)來進(jìn)行切換,同時在兩個地方都能在設(shè)備出現(xiàn)故障時進(jìn)行急停操作,保護(hù)設(shè)備的安全。變頻器不同運(yùn)行頻率的切換由高爐出鐵信號來控制,從而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)節(jié)能的目的。

 ?。?)根據(jù)現(xiàn)場的除塵效果,經(jīng)過一周多的跟蹤分析,當(dāng)一座高爐出鐵時,變頻器工作在40Hz時,效果較好,當(dāng)有兩座高爐出鐵時,變頻器工作在42Hz時效果較好,當(dāng)兩座高爐都不出鐵時,將變頻器的頻率設(shè)定在10Hz運(yùn)行就可以了。

 ?。?)節(jié)能效果分析

  不使用變頻器時電機(jī)電流為30A,功率因數(shù)為0.83,使用變頻器后,當(dāng)在42Hz運(yùn)行時電流為18A,功率因數(shù)為0.95,當(dāng)在40Hz運(yùn)行時,電流為15A,功率因數(shù)為0.95,當(dāng)在10Hz運(yùn)行時,電流為9A,功率因數(shù)為0.95。一天中在42Hz的運(yùn)行時間約為12小時,在40Hz運(yùn)行的時間約為2小時,在10Hz運(yùn)行的時間約為10小時,在各種情況下的電耗計算:

  24小時工頻運(yùn)行時的電耗:Q0=1.732×10×30×0.83×24=10350.432kWh

  24小時變頻運(yùn)行時的電耗:Q1=1.732×10×18×0.95×12=3554kWh

  Q2=1.732×10×15×0.95×2=493.6kWh

  Q3=1.732×10×9×0.95×10=1480.8kWh

  Q4=Q1+Q2+Q3=3554+493.6+1480.8=5528.4kWh

  工頻比變頻每天多耗電為Q0-Q4=10350.432-5528.4=4822kWh

  以年運(yùn)行時間7920小時(約330天),電價0.6元/度計算,除塵風(fēng)機(jī)上高壓變頻器后較工頻運(yùn)行,每年可節(jié)約電量159.13萬度,每年節(jié)約電費(fèi)為95.5萬元,不到一年的時間就可以收回投資費(fèi)用。

 

  變頻改造同時還產(chǎn)生了其他效果:

  1)限制啟動電流,減少啟動的峰值功率損耗;

  2)改善電網(wǎng)功率因數(shù),變頻器可使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在0.95%以上;

  3)消除了電機(jī)因啟動、停止對機(jī)械的沖擊,延長使用壽命,減少維修;

  4)可使電動機(jī)與風(fēng)機(jī)直接相連接,不用其他改動費(fèi)用;

  5)電機(jī)和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降,潤滑條件改善,傳動裝置的故障率下降;

  四、結(jié)束語:

  綜合看來,高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的投入,對提高電能的使用效率,降低生產(chǎn)成本,保證除塵風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行以及生產(chǎn)工作自動化程度的提高有著積極、重要的作用。

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