大功率变频器在水泥厂应用.docx

大功率变频器在水泥厂应用hanjuan导语：水泥厂在大功率变频器选型及技术方案确实定时，应根据工况条件，选择适宜的变频控制方案和施行方式，以获得最优的经济使用效果。0前言随着大功率变频技术的开展，高压变频装置已越来越多的被应用于工况企业。近年来，由于节能降耗的需要，水泥企业一些大功率设备也开场采用变频调速，如：用大功率变频器取代传统的液力耦合器对高温风机、直流装置对回转窑的调速，及阀门对大型风机风量的调节。但大功率变频技术尤其是高压变频正在开展中，到目前为止还没有像低压变频器那样有近乎统一的拓扑构造，工程技术人员对其认识也在逐步成熟中。为了技术经济公道地使用好大功率变频装置，下面将对其控制方式、技术性能及适用的工况进展系统分析，并就其在水泥厂的使用、选配和应留意的问题进展阐述。1大功率变频器构造形式大功率变频器按主回路拓扑构造可分为“高-低-高式变频器、“高-低式变频器、“高-高式变频器。“高-高式又分为电流型、中性点钳位的三电平电压型和单元串联多电平电压型。其中：“高-低-高式变频器，由于两侧均需大型变压器，损耗高，变频系统启动时负载才能将下降，谐波较大等缺点，使其开展受到限制。“高-高电流型变频器，一般为两电平构造，电动机承受的du/dt较大，且需均压和缓冲电路，技术复杂，器件较多，装置体积大，调整和维修都比拟困难，功率因数较低，并随负载变化而变化，不好补偿，输出谐波和共模电压对电机的影响等问题，电机需降额使用和加强绝缘。其优点是不需外加电路就可将负载的再生能量回馈电网。目前，主要应用于超大功率场合。由于上述所叙原因，目前，水泥厂在大功率变频器选用上，较少采用“高-低-高式和高压电流型变频器，一般采用“高-低式、三电平电压型和多电平电压型变频器。1“高-低式构造中变频器为低压，电源输入侧采用变压器将高压变为低压。由于采用低压变频器，变频器的容量受到限制，电动机需采用专门的变频低压电机，其电压等级一般为690V，水泥厂800KW以下的设备采用这种构造形式较多。但该类型变频器一旦故障，电机不能投入工频电网运行，且产生的谐波较高。2中性点钳位的三电平电压型变频器。其整流电路常采用脉冲或者24脉冲二极管整流构造，逆变局部采用IGBT或者IGCT，在逆变器局部采用钳位电路，解决了功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。该变频器的主回路构造环节少，与二电平构造相比，其逆变器件承受的电压降低，输出电压波形也有较大的改善。三电平电压型变频器效率较高，动态性能较好，过载才能较强。其缺乏是固然通过网侧配置，可实现12或者24脉冲整流，减少网侧谐波，但du/dt仍较大，电动机电流总谐波仍可达以上，所以一般需配特殊电机，假设要使用普通电机，必须附加输出滤波器。另外，其如今最高输出电压只能做到4.16KV，采用这种变频器，必须采用变通的方法，改变电机的电压或者在输出侧加升压变压器，这是制约其使用的最大问题。3单元串联多电平电压型变频器。其采用多个低压PWM变频单元串联的方式实现直接高压,电网电压经过隔离变压器降压后给功率单元供电,单相变频功率单元在输出端串联起来,实现变压变频的高压输出,直供高压电动机。这种变频器输入侧变压器采用多相移位技术，输出侧采用多电平正弦PWM技术，谐波较低，在无输出滤波器的情况下，就可使THD2大功率变频器在水泥厂的使用2.1水泥厂大功率变器类型的选择水泥厂需要变频调速的大功率设备,主要是高温风机、回转窑、立磨循环风机、窑头余风风机及窑尾排风机等设备，这些设备功率一般在200KW以上，如按正常选型，一般采用电压等级为6KV或者10KV中压电机，当采用变频调速时应按以下方法匹配较为适宜。回转窑、窑头余风风机及窑尾排风机等设备一般功率在800KW以下,假如调速采用中压等级的变频器，在技术和经济上是不太公道的，由于电压的升高，变频器的加工难度和造价都将大幅度增加。对这局部设备，应采用“高低式构造进展变频调速。即选择690V300KW电机或者380V低压电机，变频器选用低压变频器。这样变频器即使加上电机的成套费用，比采用高压变频方式还要低，而且技术成熟、维修使用方便，变频器选择范围也较大。采用“高低构造，应留意谐波问题。由于低压变频器一般为6脉冲构造，其谐波较高，可达40以上，为防谐波对电机及设备的危害，应选择专用变频电机，如功率较大时，应考虑采用滤波装置及谐波抑制措施。高温风机、立磨循环风机等设备，功率较大，宜采用中压“高高变频器调速。假设采用三电平电压型变频器，应采用变通的方法，用“高中中的方式，即将输入电压降压为34.16kV，电机选用34.16kV电机，使用34.16kV的变频器，采用这种方式，由于电动机电流总谐波仍达以上，电机应采用专用变频电机，并应考虑采用抑制谐波的手段。如采用单元串联多电平电压型变频器，可直接选用6KV变频器尽量不用10KV等级，电机采用普通6KV电机即可，但应留意空间和冷却问题。在控制方式的选择上,应根据负载特性，以知足使用要求为准，以便做到量才使用、经济实惠。对于回转窑类重负载启动设备，其启动时需克制宏大惯性，有较高静态转速精度要求，宜采用具有转矩控制功能的变频器，使其在低速运行时具有直接转矩控制，在正常运行时具有恒功率控制特性。对高温风机、立磨循环风机等设备，其成平方转矩特性，即转矩随速度平方变化的负载，一般可选用通用型U/f控制变频器即VVVF变频器。2.2变频器容量的公道选配变频器容量选定经过，实际上是变频器与电机的最正确匹配经过，最常见、也较平安的方法，是按变频器消费厂家要求，即变频器的功率应大于或者即是电动机额定功率的1.1倍。但水泥厂设备选型时，所选才能都比实际需要作了放大，拖动电机又在所选设备根底上留有一定的裕量，这样在实际运行中，运行负荷经常只有额定装机功率的6070%。所以公道的选择方法应以设备的实际运行情况为根底进展计算和分析，决定变频器的容量。这不仅能节省投资，而且本身也是一种节能降耗的措施。根据资料和经历，可按以下方法选配：1电机实际功率确定法。首先测定电机的实际功率，以此来选用变频器的容量。2公式法。平安系数取1.05，那么变频器的容量为：Pb=1.05Pm/hm×cosykW式中，Pm为电机负载，hm为电机效率，cosy电机功率因数。3按电机的实际功率选择变频器，一定要留意：电机加载后总的负荷电流不得超过变频器的额定电流；负载峰值电流不得超过变频器的过载量。运行经历说明，变频器的容量最小不得小于电机容量的65%。在以下情况下使用普通变频器还须增大变频器的容量，一般向上放大一档：起动时机械惯量较大的负载；要求电动机频繁进展加、减速；在希望的加减速时间内，电机最大电流大于变频器的过载容量当1min内达15倍额定电流时。2.3水泥厂变频器使用时应留意以下问题1使用环境。变频器的额定容量是针对一定的使用环境而标出的，变频器工作温度一般要求为055，最好控制在40以下，相对湿度应控制在2090。变频器对环境温度要求较高，同时它又是发热量较大的设备，水泥厂在使用大功率变频器时，在考虑降温时，一定要考虑变频器的发热，一般按变频器容量的34%的功率核算变频器的发热量。变频器的额定电流是基于一定的海拔高度、额定电压、额定载波频率制定的，假设超出规定，将造成变频器降容使用。水泥厂在变频器选型时应按下述方法修正容量：当海拔高度高于1Km时，每增加1Km,变频器额定电流应相应降低6%左右；输入电压每增加2%,变频器额定电流应按4%向下降修正，载波频率高于额定载波频率时，也应对额定电流作相应修正。2变频器的外部配置。为防止操纵过电压，变频器与电机间不宜装设接触器；变频器内部整流电路前假设没有快速熔断器，变频器与电源之间应外配符合要求的快速熔断器，不能用空气断路器代替熔断器。3设计施工时，变频器配线应该留意以下几方面：严禁将输出端子接到工频电源上，以免损坏变频器。至电机的连接电缆应采用屏蔽电缆或者铠装电缆最好采用专用变频电缆，穿金属管敷设；截断电缆的端头应尽可能整洁，未屏蔽的线段尽可能短；电缆的长度应限制在各变频器规定的间隔以内，为防谐波漏电流的影响，至电机的接地线应直接连接到变频器相应的接地端子上，接地线不得与其他动力设备共用。如变频器由外部信号控制，控制线需要使用屏敝线，该线应在变频器侧就近接地端子接地，在强干扰环境中，频率控制信号可由电压控制方式改为电流控制方式。变频器的各种接地在没汇到接地汇流排前，彼此间应绝缘，防止接地干扰。2.4转矩提升功能的选择在采用VVVF通用变频器时，应留意转矩提升曲线的设定，转矩提升选得过小会使电动机输出转矩缺乏，启动困难；选得过大，电动机磁通饱和损耗将相应增加。对启动转矩较大的负荷，转矩提升曲线应设定的大一点，对风机类负载应设定小一些。3完毕语水泥厂在大功率变频器选型及技术方案确实定时，应根据工况条件，选择适宜的变频控制方案和施行方式，以获得最优的经济使用效果。固然一般高压变频器，采用了多相移位和12脉冲以上的整流技术，较大地减少了谐波成分，但由于功率较大，其对电网的电磁干扰不容无视。变频器使用时，应对其电磁兼容性有正确的评估，以便到达理想的使用效果。0