高压变频器在SO2风机中的应用.docx

高压变频器在SO2风机中的应用huanglj导语：从3个方面阐述了变频调速的技术方案的优缺点，从高压变频调速系统的工作原理、系统构造、控制系统组成等方面阐述了高压变频器的技术特点进而论证了高压变频器在使用中的优越性及显著的节电效果。摘要：由于消费经过中系统烟气量波动较频繁，且波动范同较大，为到达调节准确、减小对电网的冲击、节省能源的目的，在S02风机中采用了高压变频调速技术。从3个方面阐述了变频调速的技术方案的优缺点，从高压变频调速系统的工作原理、系统构造、控制系统组成等方面阐述了高压变频器的技术特点进而论证了高压变频器在使用中的优越性及显著的节电效果。关键词：高压变频器：技术特点：节电效果近年来高压变频调速技术已越来越多的应用在各行各业，以到达节约电能、改善电机系统寿命、进步产品质量的目的高压变频器在全世界的应用比低压变频器晚其主要原冈是受逆变器开关器件制造程度的制约近十年来随着新器件的问世器件耐压程度不断进步高压变频器得到了迅速开展和广泛应用1。按我国的电压标准通常把额定电压3kv以上的电机称为高压电动机其主要电压等级为3、6、10kV等，文中将用于这些电压等级电动机的变频器称为高压变频器。1应用高压变频器的上风某企业消费装置中有一台1400kW、l0kV的S0，风机，其是丁艺流程中的关键设备。由于消费经过中系统炯气量波动较频繁且波动范围较大假如川传统的前导可调机构来调节风机的流量和压力，渊节范围受到限制一般在40100且调节线性太差跟不上工况变化速度，故能耗很高：而用变频调节响应极快根本与工况变化同步可知足工艺的需要，且风机启动运行平滑，不会对电机、轴承、风机产生较大的冲击可到达调节准确、节省能源的目的。根据异步电动机转速公式：n=60f1一s/p，可以看出转差率s变化不大，可视为恒定，一旦电机制造完成电机极对数p也是常数所以电机转速n与电源频率f是成正比的。只要改变频率f，即可改变电机转速当频率厂在050Hz之间变化时，电机转速调节范围是非常宽的根据流体力学流量与风机转速的关系可知电机功率P与转速n的立方成正比随着转速的降低。电机功率以转速的3次方关系递减因此随着电机转速的降低电机消耗的电能下降幅度很大。可见，使用高压变频器对SO2风机调速的节电效果将非常显著经估算23年就可以收回本钱。2变频调速技术方案变频调速一般有以下3种方案可以施行应用：高一高方式，即采用10kv6kv电压等级的变频器，直接由电网l0kV6kV供电，电机选用高压电机；高一低一高方式，就是先将高压电源变成低压电源采用低压变频器变频后再升压电机选用高压电机；高一低方式，就是用一台单独的变压器，将l0kV6kv高压降至380V，采用低压变频器，用低压电动机。比照3个方案使用高一高变频器在变频器故障时可以直接启动有定型产品性能良好，稳定可靠，但费用较高：高一低一高方式无定型产品要重新设计电路，电路烦琐庞大要增加两台变压器费用也较高；高一低方式中变频器直接使用低压电源，需要设一台降压变压器当降压变压器的容量比拟小时，在变频器故障后，电机不能直接启动。假如降压变压器容量过大会增加增容费用同时变压器还有一定的电能损耗从经济的角度出发对于8001000kW以上的风机、水泵等电机建议采用6kv或者10kV直接高一高方式的高压变频器：对于40O800kW的电机建议采用6kV660v进线变压器、660V高压变频器及660V电动机：对于400kW以下的电动机宜采用高一低方案即采用6kV380V降压变压器380V级变频器及380V电动机.在某企业工程中，S0风机为l400kW电网电压为10kV，综合比拟，选择了直接高一高变频调速方案为了充分保证系统的可靠性变频器同时加装工频旁路装置。变频器异常，不能正常运行时电机可以自动切换到工频运行状态下运行以保证消费的需要其一次系统接线图见图1。QF为用户侧高压开关柜内断路器，K1、K2、K3为同一柜内真空接触器；QS1、QS2为同一柜内隔分开关，与变频器配套提供。K2、K1电气互锁，以防止高压工频电反送人高压变频器。在变频运行时，手动合隔分开关OS1、OS2，此时高压变频器输出开关接点允许用断路器QF合闸。QF合闸后，在DCS或者PLC上可启动高压变频器，高压变频装置自动合K1、K2真空接触器。当高压变频装置本体故障如每相故障单元数大于2、高压变频器功率单元超温、散热冷却风机故障，高压变频器自动分开K1、K2，待电机电压衰减到额定电压的1O左右，延时合K3高压变频装置自动切换到工频继续运行以进步系统的可靠性变频到工频切换大约在3s以内完成。当高压变频器检测到电机故障如三相电流不平衡、三相电压不平衡、过流、过载，高压变频器自动封闭脉冲停顿输出，并跳开真空接触器K1、K2、K3，同时输出跳闸接点用于跳开断路器QF。3高压变频器技术特点目前高压变频器的主电路拓扑方面主要有3电平或者更多电平电压型高压变频器和单元串联多电平电压型高压变频器。罗宾康HARMONY系列、国产高压变频器多采用单元串联多电平电压型高压变频器，现以其为例阐述高压变频器技术特点变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成1。1系统构造：高压变频调速系统的构造见图2，由移相变压器、功率单元和控制器组成。如：10kV系列有24个功率单元每8个功率单元串联构成一相。每个功率单元构造上完全一致，可以互换。其电路构造见图3，其为根本的交一直一交单相逆变电路整流侧为二极管三相全桥通过对IGBT逆变桥进展正弦PWM控制。2输入侧构造：输入侧由移相变压器给每个功率模块供电，移相变压器的副边绕组分为3组，根据电压等级和模块串联级数，一般由24脉冲系列、3O脉冲系列、42脉冲系列、48脉冲系列等构成多级相叠加的整流方式，可以大大改善网侧的电流波形网侧电压电流谐波指标知足IEEE519一l992和GBT/1454993的要求使其负载下的网侧功率因数接近1，无需任何功率因数补偿、谐波抑制装置。由于变压器副边绕组的独立性使每个功率单元的主回路相对独立类似于常规低压变频器便于采用现有的成熟技术。3输出侧构造：输出侧由每个功率模块的U、V输出端子互相串接而成星型接法给电机供电通过对每个单元的PWM波形进展重组可得到阶梯正弦PWM波形。这种波形正弦度好dvdt小对电缆和电机的绝缘无损坏无须输出滤波器就可以延长输出电缆长度可直接用于普通电机。同时电机的谐波损耗大大减少消除负载机械轴承和叶片的振动。当某一个功率模块出现故障时通过控制使输出端子短路可将此单元旁路退出系统变频器可降额运行由此可防止很多场合下停机造成的损失。4控制器：控制器由高速单片机、嵌入式人机界面和PLC共同构成单片机实现PWM控制、嵌人式人机界面提供友好的全中文WINDOWS监控和操纵界面同时可以实现远程监控和网络化控制内置PLC那么用于柜体内开关信号的逻辑处理可以和用户现场灵敏接口知足用户的特殊需要。变频器可运行于闭环形式或者开环形式。在开环形式下运行频率南界面设定或者通过DCS或者PLC设定数字方式或者模拟方式在闭环形式下。可以设定并调节被控量比方压力的期望值变频器根据被控量的实际值自动调节变频器的输出频率控制电机的转速使被控量的实际值自动逼近期望值控制器可与上级DCS系统直接连接对变频器进展启动、停车、急停、报警或者设定运行频率。4应用效果主要应用效果如下：使用变频器后风机可以实现变频软起动防止了起动电流的冲击不仅对电网没有任何冲击，而且还可以随时起动或者停顿；使用变频器后，风机的送风量不再需要由风门来调节而是由变频器通过变频调节风机的转速来实现调节范围可以从0l00可以根据消费需要随意调节风量，减少了不必要的浪费：变频节能运行，节约了大量能源使用变频器后不再使风机一直处于满负荷工作状态节能率非常高：由于高压变频器能平滑调节电机负载的转速使之与原来相比在较低转速下运行进而大大减少了负载以及电机的机械磨损，同时降低了轴承、轴瓦的温度，有效减少了检修费用，延长了设备的使用寿命：高压变频器为高一高电压源型单元串联多电平构造功率因数可高达095不仅无需功率补偿还可进步电网的功率因数减少了无功损失减少了线损：系统完善的监控性能和高可靠性进步了工作效率可实现参数的实时恒定运行进步了系统运行的平安稳定性减少了检修和维护的工作量。高压变频器的使用不仅能获得显著直接的经济效益，还具有较好的间接经济效益。从节能角度看在SO2风机中采用高压变频器调速年节电率能到达30以上。目前在各行各业如火力发电、城市供水、石油、化工、冶金、水泥等行业也越来越多的得以应用，应用前景特别广阔。PLC控制技术、Profibus总线技术和高压变频技术的完美结合使得集成自动化程度高运行稳定，操纵简单，节能效果更加明显。参考文献：1张宗栋高压变频器现状及开展动向J电世界，2007616