一、前言

山東盛陽集團(tuán)焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)屬于焦化系統(tǒng)關(guān)鍵風(fēng)機(jī)，對拖動該風(fēng)機(jī)變頻設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求較高，非計(jì)劃停機(jī)一次可造成焦化爐內(nèi)隔熱材料嚴(yán)重受損，爐內(nèi)結(jié)焦，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，且會造成大量煙塵。在當(dāng)前環(huán)保要求越來越嚴(yán)的情況下，嚴(yán)重的情況下會造成企業(yè)停產(chǎn)整頓，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。在此基礎(chǔ)上，森蘭的技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)首創(chuàng)了雙機(jī)熱備高壓變頻器自動切換控制系統(tǒng)，經(jīng)過現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，證明該系統(tǒng)大大提高了煤氣鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，具有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值，并產(chǎn)生可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益。

二、項(xiàng)目概況

山東盛陽集團(tuán)有限公司成立于2010年3月?，F(xiàn)已形成以煤焦化工、建筑陶瓷、鎳鐵合金、不銹鋼材料、煤氣供應(yīng)和商業(yè)貿(mào)易為一體的多元化集團(tuán)公司。目前，集團(tuán)已初步形成年產(chǎn)焦炭170萬噸、焦油7.85萬噸、粗苯2.48萬噸、硫銨2.2萬噸、煤氣7億立方、鐵合金70萬噸、年產(chǎn)高檔地板磚1246萬平方、高檔內(nèi)墻磚1510萬平方。年實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值60億元，利稅6.8億元。

山東盛陽集團(tuán)焦化廠3臺煤氣鼓風(fēng)機(jī)采用兩用一備共母管的運(yùn)行方式，每臺風(fēng)機(jī)配置一臺高壓變頻器實(shí)現(xiàn)工藝對風(fēng)量的調(diào)節(jié)。變頻器采用一拖一自動工頻旁路配置方式。客戶自行在工頻回路中配置液阻軟啟動裝置，期望提高系統(tǒng)可靠性。實(shí)際運(yùn)行中如果某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，變頻器切換至工頻回路時(shí)，風(fēng)機(jī)帶載經(jīng)液阻柜會再次經(jīng)歷一次啟動過程。因液阻柜會產(chǎn)生一定的壓降，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會先下降一定幅度，然后快速提升至額定轉(zhuǎn)速，在這個過程中會造成系統(tǒng)風(fēng)量的急劇變化，風(fēng)機(jī)震動大，風(fēng)機(jī)軸承磨損嚴(yán)重。在液阻柜啟動至額定轉(zhuǎn)速切換瞬間電網(wǎng)會受到較大沖擊，有時(shí)甚至無法完成切換，嚴(yán)重時(shí)將會造成上級斷路器跳閘，對生產(chǎn)造成較大有影響。

目前該系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：

1、系統(tǒng)冗余性較低，若出現(xiàn)斷路器或其他設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)只能停機(jī)。

2、在變頻與工頻切換過程中，設(shè)備及電網(wǎng)將會受到?jīng)_擊，嚴(yán)重時(shí)無法完成切換，風(fēng)量波動大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

3、切換時(shí)對設(shè)備沖擊大，嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)、電機(jī)等設(shè)備的使用壽命。

三、雙機(jī)熱備系統(tǒng)主回路方案

為了改善設(shè)備的運(yùn)行情況，增加煤氣鼓風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性和提高系統(tǒng)的冗余，經(jīng)過我方的現(xiàn)場考察，確定采用森蘭雙機(jī)熱備高壓變頻器雙向自由切換系統(tǒng)，代替原來的系統(tǒng)運(yùn)行方式。本次主要針對3臺煤氣鼓風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

系統(tǒng)原理圖如下：

考慮設(shè)備檢修及供電冗余，兩臺變頻器供電分別由10KV I段QF1和10KV II段QF2提供。

互鎖及要求：

QS11、QS12、QS21、QS22為隔離刀閘，在系統(tǒng)中形成明顯斷點(diǎn)，提高檢修安全性。非檢修狀態(tài)時(shí)，一直處于合閘位置。

QS11與KM11、QS12與KM12、QS21與KM21、QS22與KM22相互聯(lián)鎖。

KM11與KM12、KM21與KM22相互聯(lián)鎖。

合閘順序：先合QF1/QF2，再合KM11/KM21，最后合KM12/KM22。

分閘順序：先分KM12/KM22，再分KM11/KM21，最后分QF1/QF2。

四、系統(tǒng)控制方案

本項(xiàng)目采用2臺型號為SBH-100-500T2高壓變頻器，配置一臺協(xié)調(diào)柜，接受來自DCS或協(xié)調(diào)柜本機(jī)觸摸屏的控制信號。系統(tǒng)自動選擇1號或者2號作為主機(jī)拖動電機(jī)運(yùn)行，另一臺高壓變頻器處于熱備狀態(tài)。當(dāng)需要手動切換至備用機(jī)運(yùn)行或1#機(jī)需要檢修時(shí)，可自動切換至2#運(yùn)行。

雙機(jī)熱備技術(shù)方案的應(yīng)用，屬國內(nèi)首創(chuàng)，具有以下特點(diǎn)：

1、采用協(xié)調(diào)柜對兩臺變頻器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，與現(xiàn)行其他方式的主從技術(shù)方案相比，系統(tǒng)冗余性更強(qiáng)，可靠性更高，切換速度更快。

2、 協(xié)調(diào)系統(tǒng)與變頻器之間采用高速通訊模塊，與傳統(tǒng)采用RS485、硬接線等技術(shù)方案相比，數(shù)據(jù)傳輸速度更快，抗干擾能力更強(qiáng)。

3、 技術(shù)方案中無限流或均流作用器件，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。

4、 雙機(jī)熱備技術(shù)真正從系統(tǒng)原理上實(shí)現(xiàn)了冗余，任何部件的損壞或異常，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5、 一鍵切換功能，使設(shè)備使用簡單，避免因人為操作原因而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

6、 切換過程毫秒級，整個切換過程平滑無沖擊，負(fù)載無任何波動，可任意方向切換，不受切換次數(shù)等任何條件限制，是真正的無擾動雙向自由投切，對生產(chǎn)無任何影響。

五、現(xiàn)場設(shè)備圖片

煤氣鼓風(fēng)機(jī)

變頻器室

協(xié)調(diào)柜運(yùn)行畫面

變頻器運(yùn)行畫面

用戶滿意的微笑

六、總結(jié)

因兩臺變頻器的供電不在同一段上，輸入相序不完全一致，在變頻器切換過程中，對轉(zhuǎn)速跟蹤的速度要求較高，需要快速準(zhǔn)確的跟蹤。當(dāng)1#變頻停止給電機(jī)供電，電機(jī)因慣性在定子端產(chǎn)生感應(yīng)電，若2#變頻器運(yùn)行時(shí)不能快速準(zhǔn)確地跟蹤感應(yīng)電的相序，切換瞬間將會造成沖擊，嚴(yán)重時(shí)切換無法順利完成。

森蘭第三代SBH高壓變頻器雙機(jī)熱備系統(tǒng)具有精度高、速度快、能夠自動識別電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向等特點(diǎn)。切換時(shí)間達(dá)毫秒級，該系統(tǒng)可大大增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，切換過程平滑無任何電氣和機(jī)械沖擊，對正常生產(chǎn)無任何影響，真正實(shí)現(xiàn)了雙向自由切換的無擾動，可大大提高負(fù)載使用壽命，充分保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定性，特別適合各行業(yè)關(guān)鍵性負(fù)載上的使用。