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大型風(fēng)機(jī)的高壓變頻調(diào)速工程的選型及其應(yīng)用如何選到滿意的高壓風(fēng)

1引言
　　工業(yè)企業(yè)中擁有眾多拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的大型高壓電動(dòng)機(jī)，其中大部分都運(yùn)行在通過風(fēng)門或閥門調(diào)節(jié)流量的節(jié)流狀態(tài)，造成大量能源浪費(fèi)，存在巨大節(jié)能空間；對(duì)該類高壓電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造，不僅可大幅降低電能消耗，而且可提高設(shè)備自動(dòng)化水平，改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)約設(shè)備維修費(fèi)，并可改善工藝控制效果，是一條節(jié)能降耗的重要技術(shù)途徑。
　　本項(xiàng)目技術(shù)改造為高壓變頻調(diào)速技術(shù)在貴州某年產(chǎn)130萬噸大型氧化鋁廠3#熟料窯5#、6#排煙風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用。5#、6#排煙風(fēng)機(jī)為高壓異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)中根據(jù)工藝需求通過調(diào)節(jié)風(fēng)門開度調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，以便將爐窯內(nèi)的燃燒狀況控制在最佳水平。長(zhǎng)期以來，不論爐窯內(nèi)處于何種燃燒狀況，產(chǎn)生的煙塵大小等風(fēng)機(jī)均全速運(yùn)行。采用入口擋板風(fēng)門開度調(diào)節(jié)，效率低、功率大、造成大量的電能浪費(fèi)。通過采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)取代傳統(tǒng)的風(fēng)門擋板風(fēng)量調(diào)節(jié)技術(shù)，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的情況下降低了風(fēng)機(jī)的用電量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。進(jìn)行變頻改造以后，將進(jìn)口擋板的開度開到最大，風(fēng)量的調(diào)節(jié)根據(jù)生產(chǎn)需求通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，使風(fēng)機(jī)處于最佳節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到了節(jié)電的目的。變頻改造后還為風(fēng)機(jī)、電機(jī)以及各種管道附屬設(shè)備提供多項(xiàng)保護(hù)措施，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
　　2項(xiàng)目技術(shù)改造背景
　　近年來，隨著電力電子器件、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，高壓變頻技術(shù)逐漸成熟，同時(shí)變頻器的價(jià)格不斷下降，可靠性不斷增強(qiáng)，大幅拓寬了工藝控制對(duì)變頻調(diào)速的要求。最近十年外省發(fā)達(dá)地區(qū)高壓大容量變頻器已經(jīng)在冶金、電力、石化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，節(jié)能效果非常顯著。但在我省應(yīng)用很少，因此采用高壓變頻裝置對(duì)大型用電設(shè)備進(jìn)行改造成為我省企業(yè)節(jié)能降耗，提高設(shè)備自動(dòng)化程度和競(jìng)爭(zhēng)力的重要技術(shù)措施之一。為此，08年該公司北京總部將“高壓變頻調(diào)速技術(shù)在氧化鋁工業(yè)上的應(yīng)用”項(xiàng)目確定為重大科技成果產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用項(xiàng)目，在各省分公司進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)，貴州所屬氧化鋁廠08、09年共新裝或技改了18臺(tái)（套）高壓交流變頻調(diào)速裝置，為節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)，也為我省企業(yè)針對(duì)高電壓、大容量風(fēng)機(jī)、泵類的節(jié)能改造積累經(jīng)驗(yàn)，起到一定示范作用,鋒速達(dá)是屋頂風(fēng)機(jī)排風(fēng)設(shè)備生產(chǎn)廠家。

3熟料窯風(fēng)機(jī)高壓變頻調(diào)速工程的選型設(shè)計(jì)
　　3.1排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行技術(shù)數(shù)據(jù)
　　排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行技術(shù)數(shù)據(jù)如表1所示。
　　3.2對(duì)高壓變頻調(diào)速設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)性能要求
　　根據(jù)3#燒成窯（熟料窯）現(xiàn)場(chǎng)情況及設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)高壓變頻調(diào)速工程主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)性能要求如下：
　　3.2.1主要技術(shù)參數(shù)（如表2）
　　3.2.2性能要求
　�。�1）變頻裝置應(yīng)設(shè)以下保護(hù)：過電壓、過電流、欠電壓、缺相、短路、超頻、失速、變頻器過載、電機(jī)過載、半導(dǎo)體器件的過熱、瞬時(shí)停電等基本保護(hù)功能，必要時(shí)能聯(lián)跳輸入側(cè)開關(guān)。
　�。�2）變頻裝置控制工程應(yīng)可靠，重要元器件應(yīng)冗余配置。變頻器應(yīng)滿足本體面板控制、現(xiàn)場(chǎng)控制和主控室計(jì)算機(jī)（dcs）自動(dòng)控制三地控制功能及轉(zhuǎn)換。且變頻器本體柜操作盤應(yīng)能進(jìn)行相關(guān)的各種控制操作和參數(shù)設(shè)置，顯示面板具有電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、開、停、故障顯示及故障記憶等基本功能顯示。
　�。�3）提供的變頻器支撐軟件宜為漢化的最新的正版軟件。變頻裝置應(yīng)帶故障自診斷功能，能對(duì)發(fā)生的故障類型及位置提供中文指示，能在就地顯示并遠(yuǎn)方報(bào)警。
　　（4）變頻裝置應(yīng)能接受現(xiàn)有dcs或其它控制工程的指令，并反饋?zhàn)冾l器的主要狀態(tài)信號(hào)和故障報(bào)警信號(hào)，至少包含以下開關(guān)量和模擬量信號(hào)：
　　開關(guān)量輸入：起動(dòng)、停止、手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)。
　　開關(guān)量輸出：高壓準(zhǔn)備就緒、變頻器運(yùn)行、故障、停止信號(hào)。
　　模擬量輸入：頻率調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速給定）；dc4～20ma標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
　　模擬量輸出：輸出頻率、輸出電流；dc4～20ma標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
　　（5）變頻裝置的i/0可根據(jù)用戶的要求進(jìn)行參數(shù)化，對(duì)開關(guān)量輸入回路在硬件上采取光電隔離措施，在軟件上采取消除接點(diǎn)抖動(dòng)措施，并作好接地、屏蔽等抗干擾措施。對(duì)開關(guān)量輸出控制應(yīng)具有光電隔離輸出，并能直接啟動(dòng)任何中間繼電器；模擬量信號(hào)增加信號(hào)隔離器隔離。
　　（6）變頻裝置應(yīng)具有與現(xiàn)有控制工程dcs或其它控制工程的通訊接口；能與現(xiàn)有控制工程dcs或其它控制工程共同完成兩工程間的通訊連接。
　�。�7）變頻裝置內(nèi)部通訊應(yīng)采用光纖連接，以提高通訊速率和抗干擾能力；變頻器柜內(nèi)強(qiáng)電信號(hào)和弱電信號(hào)應(yīng)分開布置，以避免干擾。
　　（8）變頻裝置輸出電壓必須符合ieee519-1992及國標(biāo)gb14549-93對(duì)諧波失真的要求。并且變頻器強(qiáng)弱電之間采用光纖隔離、鐵殼屏蔽，對(duì)本體控制工程就地控制柜無諧波影響。
　�。�9）變頻器還必須滿足如下要求：
　　當(dāng)6kv母線上最大1臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，母線電壓降低,鋒速達(dá)是鑄造車間降溫設(shè)備生產(chǎn)廠家，對(duì)變頻器運(yùn)行無影響。變頻器自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，維持運(yùn)轉(zhuǎn)，等電壓恢復(fù)正常后再回到給定轉(zhuǎn)速；
　　變頻裝置的輸出頻率范圍為0.5～120hz；恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍為3～50hz；調(diào)速精度為0.01hz；最大瞬時(shí)啟動(dòng)力矩為120%；間歇過載能力為120%（1min）；每10min累計(jì)；150%時(shí)立即保護(hù)，50hz以上恒功率特性輸出；
　　變頻裝置欠壓保護(hù)動(dòng)作值：允許電壓降落35%，保護(hù)時(shí)間可設(shè)定；
　　變頻器瞬時(shí)斷電再上電的能力：瞬時(shí)掉電時(shí)，變頻器自動(dòng)降額運(yùn)行，使輸出功率為零或?yàn)樨?fù)，使電容上的能量維持較長(zhǎng)的時(shí)間。如果掉電時(shí)間在20s內(nèi)（掉電時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要修改），輸入電壓恢復(fù)正常后，重新提升輸出頻率至給定值，此過程由加減速時(shí)間控制；
　　變頻裝置動(dòng)力電源與控制電源獨(dú)立設(shè)置，動(dòng)力電源為變頻調(diào)速工程內(nèi)部取電，控制電源由用戶提供單相220v交流電源；
　　變頻裝置功率元件型式：變頻調(diào)速工程功率元件采用igbt模塊；噪聲等級(jí)指標(biāo)：工程運(yùn)行噪聲《75db；控制技術(shù)：多級(jí)pwm控制。
　　（10）冷卻工程應(yīng)可靠，平均無故障時(shí)間應(yīng)≥變頻裝置本身。在一個(gè)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)不影響變頻器的正常運(yùn)行。報(bào)警信號(hào)應(yīng)能遠(yuǎn)傳到控制室，冷卻裝置應(yīng)拆裝方便。
　�。�11）其他要求：
　　變頻裝置的控制電源應(yīng)配置ups不間斷電源；
　　變頻器、旁路開關(guān)、柜門之間必須具有防誤合閘、誤拉閘功能；
　　在旁路主回路中，為保證在旁路運(yùn)行后，變頻器的檢修安全，變頻器電源進(jìn)線、變頻器輸出出線必須加隔離開關(guān)，保證有明顯的斷開點(diǎn)，以滿足安全規(guī)范要求。

4高壓變頻調(diào)速工程的選型及應(yīng)用
　　對(duì)于6kv等級(jí)，目前主要有4種高壓變頻裝置：?jiǎn)卧?lián)多電平型、三電平型、igbt直接串聯(lián)型和電流源型。由于單元串聯(lián)多電平方式容易實(shí)現(xiàn)冗余運(yùn)行，并且諧波小，dv/dt低，技術(shù)成熟，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝情況，決定選用北京利德華福有限公司生產(chǎn)的harsvert-a06型高壓變頻器作為主件，該變頻調(diào)速工程具有諧波含量小，功率因數(shù)高、編程靈活、操作方便、模塊化結(jié)構(gòu)、故障率低、維護(hù)方便、易維修等特點(diǎn)。對(duì)應(yīng)每1臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置1套高壓變頻調(diào)速工程，每套變頻調(diào)速工程包括高壓變頻器（由功率柜和控制柜組成）、高壓變頻器專用隔離變壓器、工頻/變頻旁路切換柜、電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)及后臺(tái)控制工程構(gòu)成。
　　4.1工程主回路電氣原理圖
　　工程主回路電氣原理圖如圖1所示。
　　4.2高壓變頻調(diào)速工程構(gòu)成
　　harsvert-a06系列高壓變頻調(diào)速工程由移相變壓器、功率單元和控制器組成，有21個(gè)功率單元，每7個(gè)功率單元串聯(lián)構(gòu)成1相。
　　4.3功率單元結(jié)構(gòu)
　　每個(gè)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(gè)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(jí)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(gè)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(duì)每個(gè)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，siemenss7-200cncpu226cn1臺(tái)，模擬量i/o組合模塊em235cn1塊，模擬量輸出模塊em232cn3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(shí)波形顯示、運(yùn)行記錄打印、故障查詢。在主控界面可以對(duì)變頻器直接進(jìn)行啟動(dòng)、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)速工程控制方式
　　（1）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(shí)只能由變頻器操作，在操作面板上按啟動(dòng)按鈕，直接給定頻率。
　　（2）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(dòng)信號(hào)，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
　�。�1）使用變頻器控制后能做到無沖擊平滑啟動(dòng)（軟啟動(dòng)），啟動(dòng)電流小，避免了啟動(dòng)沖擊造成的機(jī)械損傷和啟動(dòng)電流大、時(shí)間長(zhǎng)造成的電器發(fā)熱。
　�。�2）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)

高壓鼓風(fēng)機(jī)選型小竅門

RHG可是各個(gè)行業(yè)必不可少的行業(yè)機(jī)械設(shè)備，高壓鼓風(fēng)機(jī)的使用非常的廣泛，因?yàn)樗倪x型也相對(duì)復(fù)雜。一般來說，需要按以下兩個(gè)步驟進(jìn)行：

1、首先，需要確定現(xiàn)場(chǎng)是使用RHG的什么功能，是吸還是吹，吸和吹的壓力需要多大；如果選錯(cuò)參數(shù)，有時(shí)候會(huì)造成選出來的RHG高壓鼓風(fēng)機(jī)不能使用；　　

2、根據(jù)計(jì)算出來的壓力和流量，在曲線圖上找到同時(shí)滿足壓力和流量對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)以上的工作曲線；然后根據(jù)工作線選擇RHG高壓鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)；只要是不同的工作現(xiàn)場(chǎng)，其對(duì)壓力和流量的需求就不一樣，所以，要想得到相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就需要進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。如果您有任何需要可聯(lián)系豪冠公司員工幫您計(jì)算選型。




風(fēng)量和風(fēng)壓是風(fēng)機(jī)的兩個(gè)最重要的基本參數(shù)，風(fēng)機(jī)選型要求必須滿足工程所需要的最大風(fēng)量和風(fēng)壓，并在此基礎(chǔ)上留有一定的富裕量。我國現(xiàn)行的火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，火電廠鍋爐送風(fēng)機(jī)的富裕度為5%一10%(比轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)取大值)，風(fēng)壓的富裕度為10%一巧%(比轉(zhuǎn)數(shù)大時(shí)取大值)。
目前，我國各電廠在送風(fēng)機(jī)選型過程中普遍存在的問題是風(fēng)量和風(fēng)壓的裕量偏大，工作點(diǎn)偏離高效率區(qū)，增加了風(fēng)機(jī)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是由于設(shè)計(jì)過程中很難準(zhǔn)確地估算出管網(wǎng)阻力和將來長(zhǎng)期運(yùn)行過程中可能發(fā)生的各種問題，所以通常在工程所需的最大風(fēng)量和風(fēng)壓的基礎(chǔ)上,鋒速達(dá)是濕簾生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家，再附加一部分?jǐn)?shù)值作為風(fēng)機(jī)選型的設(shè)計(jì)值。在實(shí)際選型過程中，由于可供選擇的風(fēng)機(jī)系列和型號(hào)是有限的，如果選不到恰好滿足需要的型號(hào)，也只好往大機(jī)號(hào)上靠。因此，實(shí)際上電廠鍋爐送風(fēng)機(jī)的裕量通常達(dá)20%一30%。例如，閡行電廠8號(hào)爐送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量富裕度是31%，風(fēng)壓富裕度是67.5%。
風(fēng)量和風(fēng)壓富裕度過大導(dǎo)致了風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率降低。如華東電網(wǎng)10家電廠12.5萬kw以上機(jī)組的41臺(tái)送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)效率都在81%一85%之間，但實(shí)際運(yùn)行效率大于70%的只有巧臺(tái)，63%的風(fēng)機(jī)工作效率都在70%以下，這些風(fēng)機(jī)的導(dǎo)向擋板開度大都在35%一60%。隨著電網(wǎng)容量的不斷增大，好多機(jī)組面臨參加調(diào)峰問題，對(duì)于參加調(diào)峰的機(jī)組來說，與鍋爐配套的送風(fēng)機(jī)還需長(zhǎng)時(shí)間在更低的負(fù)荷下運(yùn)行，造成大量節(jié)流損失。例如:北京石景山發(fā)電總廠京西電廠ZooMW機(jī)組有近1乃的時(shí)間帶looMW的負(fù)荷。
送風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)壓的富裕量以及機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況點(diǎn)與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)相偏離，致使送風(fēng)機(jī)的使用效率遠(yuǎn)低于其最高效率增加了運(yùn)行費(fèi)用。送風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)壓的富裕量過大還會(huì)增加風(fēng)機(jī)設(shè)備的一次性投資，增加電增容費(fèi)用。
為了避免風(fēng)量和風(fēng)壓富裕量過大，在風(fēng)機(jī)選型過程中首先要確定好設(shè)計(jì)參數(shù)，不要留過多的未考慮因素，避免從設(shè)計(jì)開始就留有過大的富裕量。其次，在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，要保證實(shí)際運(yùn)行值不超過設(shè)計(jì)參數(shù)的士10%。火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，風(fēng)量和風(fēng)壓這兩個(gè)參數(shù)的工程設(shè)計(jì)值與所選用的風(fēng)機(jī)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行值允許有土10%的偏差。在實(shí)際選型時(shí)，能夠完全符合風(fēng)量和風(fēng)壓要求最好，不完全符合的，其中任何參數(shù)都不要超出設(shè)計(jì)參數(shù)的土10%。




BDW-87-3型鋒速達(dá)是屋頂風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家性能表機(jī)號(hào)葉輪直
徑(mm)轉(zhuǎn)速
(r/mim)功率kw不同靜壓下的風(fēng)量(m3/h)噪聲(dB)5mmH2010mmH2016mmH202.525014500.0692774043249330014500.0917841120840503.535014500.1229302010113052440014500.25480039202710534.545014500.5584316870581055550014500.55930080247430585.555014500.7514530976387405866009600.751605213740104205677009601.52035018330154005988009601.52520023500203705999007202.2252002650022700651010007202.234340334302435074安裝外形尺寸外形安裝尺寸mm重量kgABCDEFHJLI58549332527517527050345565455105853933903401753205041056545515

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