利德華福高壓變頻器在干熄焦循環風機系統中的應用

　　摘要：介紹高壓變頻器在干熄焦循環風機系統中的應用，可以更地調節循環氣體的風量，有利于干熄焦鍋爐的穩定運行。
　　　　　　
　　關鍵詞：鋼鐵企業；循環風機；變頻器；調速控制

　　引言
　　
　　風機類設備是鋼鐵生產行業的耗電大戶,目前主要的控制方式是采用液力耦合器調速,或通過翻板來調節風量,其中蘊藏著巨大的節能空間。采用高壓大功率變頻調速方案,將會產生可觀的經濟效益。對降低噸鋼耗水電指標、節能降耗起到積極作用。
　　
　　隨著計算機技術及IGBT等功率器件的飛速發展,高壓大功率變頻器產品已日漸成熟,但是對于不同的工況條件,節能效果上差別很大,不能盲目推廣投運,必須對使用條件和現場工況作細致的研究。
　　
　　1、干熄焦循環風機的工藝要求
　　
　　干熄焦循環風機是干熄焦氣體循環系統中的關鍵核心設備，為氣體循環提供動力，根據工況調節循環風量，控制排焦溫度及鍋爐入口溫度。在干熄焦氣體循環系統的設計中，循環風機的控制方式一般有2種:循環風機不調速，采用翻板閥門來調節風量;循環風機采用液耦或變頻調速來調節風量。循環風機采用變頻調速技術可以更地調節循環氣體的流量，有利于干熄焦鍋爐的穩定運行。
　　
　　循環風機工藝技術參數：型號，GXS160；形式，雙吸入離心式風機；容積流量，232000m3/h；壓力，風機全壓13.5kPa，入口靜壓約-4.5kPa；介質密度，0.77kg/m3；轉速，1490r/min。
　　
　　高壓電機工藝技術參數：型號，YKK630-4；額定功率，2240kW；額定電壓，6kV；額定電流，248A；額定轉速，1486r/min；功率因數，91%。
　　
　　循環風機的風量要求隨著干熄焦系統排焦量的變化而變化，主要目的是穩定系統的排焦溫度及鍋爐入口溫度，風量的調節通過循環風機變頻調速來實現。變頻器控制方式選擇:遠程及本地。當選擇開關打到遠程位置時，控制權交給干熄焦中控室EI系統的后臺上位工控機；當選擇開關打到本地位置時，控制權交給變頻器。正常工作時，循環風機的入口檔板全開，在干熄焦中控室EI系統的上位工控機畫面上給定頻率，控制風機的轉速，調節風量。
　　
　　2、變頻調速控制的系統性能特點
　　
　　對于2240kW/6.0kV高壓變頻裝置，北京利德華福電氣技術有限公司HARSVERT-A系列高壓變頻器調速系統，可以很好的滿足現場調速要求。該系列變頻采用新型IGBT功率器件，全數字化微機控制，具有以下特點：
　　
　　（1）高-高電壓源型變頻調速系統，直接3、6、10kV輸入，直接3、6、10kV輸出，無須輸出變壓器。
　　
　　（2）輸入功率因數高，電流諧波少，無須功率因數補償/諧波抑制裝置。
　　
　　（3）輸出階梯正弦PWM波形，無須輸出濾波裝置，可接普通電機，對電纜、電機絕緣無損害，電機諧波少，減小軸承、葉片的機械震動，輸出線可以長達1000m。
　　
　　（4）標準操作面板配置或彩色液晶屏全中文操作界面。
　　
　　（5）內置PLC，易于改變控制邏輯關系，適應多變的現場需要。
　　
　　（6）支持Profibus、Modbus、TCP／IP等多種通信協議。
　　
　　（7）可接受和輸出0～l0V／4～20mA工業標準信號。
　　
　　（8）直接內置PID調節器，可開閉環運行。
　　
　　3、高壓變頻器調速系統原理
　　
　　3.1系統結構
　　
　　HARSVERT-A系列高壓變頻調速系統結構見圖1，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6000V有15（或21）個功率單元，每5（或7）個功率單元串聯構成一相。　　　　
　　3.2功率單元結構
　　
　　每個功率單元結構上*一致，可以互換，其電路結構見圖2，為基本的交-直-交單相逆變電路，整流側為二極管三相全橋。　　　　
　　3.3輸出側結構
　　
　　輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到如圖3所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于設備改造；同時，電機的諧波損耗大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。
　　
　　當某一個單元出現故障時，通過使圖2中的繼電器K閉合，可將此單元旁路出系統而不影響其他單元的運行，變頻器可持續降額運行，如此可減少很多場合下停機造成的損失。　　　　
　　4、設備運行特點
　　
　　干熄焦循環風機變頻的投運調試過程順利，投運一次成功。該變頻技術成熟，性能良好，優點主要體現在：
　　
　　（1）運行穩定，安全可靠。設備自投運以來，一直運行正常，沒出現過故障，并具有免維護的特點，只需定期清洗柜門上的通風濾網。
　　
　　（2）速度響應及時準確，起停平穩。對電網幾乎無諧波干擾，大大減少了電機的振動和噪音，*干熄焦氣體循環系統的工藝需求。
　　
　　（3）變頻器自身保護功能完備，控制器用戶接口電路完善，現場信號接入靈活方便，內部控制連接采用光纖通信技術，具備良好的抗電磁干擾性，可靠性大大提高。
　　
　　（4）適應電網電壓波動能力強。盡管廠區內電網電壓波動頻繁（電壓波動范圍為5.7～6.3kV），變頻器運行仍穩定正常。
　　
　　（5）節能*。根據現場實際運行工況，排焦量在140t/h左右時，系統所需風量約為額定風量的30%，此時變頻器的運行頻率為40Hz。