高壓變頻器在西鋼轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機上的應(yīng)用

一、引言

　　2008年7月，西鋼集團對120T轉(zhuǎn)爐二期工程高壓變頻器項目進行了公開招標(biāo)，廣州智光電氣股份有限公司的ZINVERT變頻器中標(biāo)。120T轉(zhuǎn)爐二期工程中，包括一次除塵、二次除塵和連鑄二冷及噴淋泵共四套高壓變頻裝置和三套手動旁路柜，本文詳細(xì)介紹ZINVERT在除塵風(fēng)機上的應(yīng)用效果。

二、電動機參數(shù)

　　2.1一次除塵電動機

　　型號：YBPT630-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：1250KW 防護等級：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：1486rpm 功率因數(shù)：0.87

　　額定電流：125.8A

　　負(fù)載類型：風(fēng)機 2臺

　　2.2二次除塵電動機

　　型號：YKK500-6 工作電壓：6KV

　　額定功率：630KW 防護等級：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：993rpm 功率因數(shù)：0.84

　　額定電流：76.37A

　　負(fù)載類型：風(fēng)機 1臺

　　2.3連鑄二冷及噴淋泵電動機

　　型號：Y400-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：355KW 防護等級：IP44

　　額定轉(zhuǎn)速：2977rpm 功率因數(shù)：0.899

　　額定電流：32.2A

三、變頻設(shè)備

　　3.1高壓變頻調(diào)速產(chǎn)品原理

　　ZINVERT系列只能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用功率單元串聯(lián)技術(shù)，直接輸出3KV、6KV、10KV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。采用功率單元串聯(lián)解決了器件耐壓問題，同時同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進行疊加，提高輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt;通過電流多重化技術(shù)降低輸入側(cè)諧波，減小對電網(wǎng)的諧波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA為核心，配合數(shù)據(jù)采集、單元控制和光纖通信回路以及內(nèi)置的PLC構(gòu)成系統(tǒng)控制部分。

　　ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成。

　　采用功率單元堆波技術(shù)，將多個功率單元的輸出電壓串聯(lián)疊加直接形成高壓，見圖6。因為各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經(jīng)過移相處理，所以疊加后的輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電動機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動等。

四、一次接線及二次保護

　　當(dāng)K1、K2分，K3合時，系統(tǒng)運行在工頻狀態(tài)，斷路器保護配置為電動機保護，ZINVERT系統(tǒng)的控制系統(tǒng)配置過流、過壓、欠壓、失速、過負(fù)荷等保護。

　　當(dāng)K1、K2合，K3分時，系統(tǒng)運行在變頻狀態(tài)，因為變頻輸入側(cè)為整流移相變壓器，因此斷路器保護配置為變壓器保護，ZINVERT系統(tǒng)的變壓器配置溫控保護，配置缺相、過壓、過流、速斷、過負(fù)荷保護。

五、ZINVERT型智能高壓變頻調(diào)速成套系統(tǒng)的技術(shù)特點

　　1、功率因數(shù)高、諧波污染小、體積小、效率高

　　2、抗電壓波動能力更強，掉電自動恢復(fù)功能

　　3、專有核心“STT”技術(shù)，旋轉(zhuǎn)負(fù)載直接啟動

　　4、主回路專利技術(shù)與三重保護功能的高壓輸出突發(fā)短路“SCP”防護技術(shù)

　　5、允許掉電時間最長（60秒）的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，掉電恢復(fù)后無沖擊啟動

　　6、多回路供電技術(shù)，無電源敏感性

　　7、高可靠性EMC設(shè)計，超級看門狗技術(shù)保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性

　　8、采用預(yù)充電電路，保護器件、工變頻進線開關(guān)保護無需變化

　　9、系統(tǒng)無高壓可調(diào)式控制功能，具有單元直流電壓與電容老化檢測功能

　　10、加、減速自適應(yīng)功能使ZINVERT成為相同容量配置的加減速最快的國產(chǎn)高壓變頻器

　　11、完整的工頻/變頻自動互切技術(shù)

　　12、完整的保護配置功能與專業(yè)微機保護技術(shù)

　　13、獨特結(jié)構(gòu)設(shè)計，散熱效果好，設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力強

六、高壓變頻器的應(yīng)用與分析

　　多年多例證明，風(fēng)機變頻調(diào)速遠比工頻運行風(fēng)門調(diào)節(jié)具有諸多的優(yōu)點。

　　1、 全年長時間無故障連續(xù)運轉(zhuǎn)，除去檢修、停產(chǎn)設(shè)備停機，提高設(shè)備作業(yè)率。

　　2、 變頻器具有完善的多項保護功能，確保電動機正常運轉(zhuǎn)。

　　3、 根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉三個周期中煙塵量的大小通過變頻調(diào)速，環(huán)保節(jié)能。

　　4、 減少機械設(shè)備維護

　　5、 節(jié)能效果

　　比照工頻調(diào)節(jié)風(fēng)門，年運行時間為8400小時，四檔調(diào)速分別人額定轉(zhuǎn)速的100%、85%、60%、30%，運行時間比例為25%、25%、15%、35%.已知風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ——-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ——-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ——-⑶

　　一次除塵風(fēng)機功率1250KW，額定轉(zhuǎn)速rpm，功率因數(shù)0.87，風(fēng)機有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%時P100%=1087.5KW

　　85%時 P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%時 P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%時 P30=1087.5＊0.027=29.3625

　　功率平均值P=1087.5＊25%+667.725＊25%+234.9＊15%+29.3625＊35%=484.32KW

　　節(jié)電比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 電費單價0.52元/度

　　全年節(jié)點費用為1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除塵風(fēng)機功率630KW，額定轉(zhuǎn)速rpm，功率因數(shù)，相同的算法可得全年節(jié)電費用1281983元。兩臺風(fēng)機全年節(jié)約電費2634460+1281983=3916443元，即全年僅電費一項可節(jié)約390萬元。

七、結(jié)束語

　　ZINVERT在西鋼一煉鋼廠120噸轉(zhuǎn)爐二期工程除塵風(fēng)機上的應(yīng)用是成功的，節(jié)能效果顯著，同時節(jié)省大量的人力物力，減輕了維修人員的勞動強度，社會效益顯著，高壓變頻器必將在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用與推廣。