科陆CL2700系列高压变频调速装置在水泥厂风机的应用.docx

科陆CL2700系列高压变频调速装置在水泥厂风机的应用科陆CL2700系列高压变频调速装置在水泥厂风机的应用下属的子公司，建有2条2500t/d的孰料生产线，其生料磨循环风机电机为10KV/1800KW，采用挡板(阀门)调节风量大小，消耗功率大，节流损失较大。调节风门挡板控制风量，由于挡板处于较高压力下工作，易磨损，易造成管道内风量调节不准确，对生料磨系统工艺影响也较大。其生料磨系统简易图如下图：玉山万年青水泥厂图1立式生料磨系统简易图生料磨循环风机在生料磨系统中起到很大作用，通过调节循环风机能够控制磨系统的下面参数：磨内通风量：立磨靠风扫磨，通风量要适当。风量缺乏，合格的生料不能及时带出，料层增厚，排渣量增加，设备负荷高，产量降低;风量过大，料层过薄，影响磨机稳定运转;料层厚度：立磨稳定运转的另一重要因素是料床稳定。料层稳定，风量、风压和喂料量才能稳定，否则就要通过调节风量和喂料量来维持料层厚度。若调节不及时就会引起震动加剧，电机负荷上升或系统跳停等问题;磨机振动：振动是辊式磨机工作中普遍存在的一个现象,合理的振动是允许的,但若振动过大，则会造成磨盘和磨辊以及衬板的机械损坏;磨内压差：压差是指风环处的压力损失,在磨机运行时，磨内负荷量的变化不仅从磨机电流、料层厚度、振动幅度等参数上反响出来，而且压差更能反映磨内状况;磨机出口温度：有效的控制出口温度，能够保持良好的烘干及粉磨作业条件;产品细度：磨内通风量的大小对产品细度也有一定影响。另外磨的运行稳定因素还有喂料量、喷水量、研磨压力、循环风量和选粉机转速等参数。一、原料磨排风机改高压变频器拖动的必要性玉山万年青水泥厂原料磨排风机为转子绕线异步电动机拖动，原有的运行方式为电机全速运行，依靠调整出口挡风板的开度来调节风量的大小，由于企业本身电网容量有限，电机不允许全压直接启动，因而选用转子绕线式异步电动机，启动方式是转子串水电阻启动，启动结束后再自动短接转子滑环，电机全速运行(项目初期运行时，是采用水电阻调速运行方式，但是投运后发现这种调速方式反而比风门调节愈加不经济，索性其只作为启动时使用)，这样的运行方式存在如下弊端：1.风门调节反响滞后，调节速度慢，调节精度不高。依靠风门调节执行器来调节风门开度，本身是一个不得已的举措，因风门调节机构含有相当一部分的机械机构，受机械部分限制调节速度有限，调节精度亦遭到影响，往往对现场的风量控制不是很到位，甚至知足不了现场工艺的要求。2.风门调节浪费电能，不科学，不经济。采用风门调节虽然构造简单，投资较小，但是在节能意识日益加强的今天显然不适宜，电机额定电流为128A，而电机实际运行电流平均仅为90A左右，采用风门调节，人为改变了风道的阻力曲线，大量的能源白白浪费在了风门上，在能源日益紧缺的今天，显然已经严重落伍，改造势在必行。3.电机全速运行遭到考验，维护周期短。因电机全速运行，电机轴承等机械部分磨损严重，另外，由于是转子绕线式异步电动机，转子的高速运行对于其机械部分一样有百害无一益，转子滑环上的碳刷磨损相当严重，更换周期短。4.启动经过复杂，水电阻装置维护工作量大。由于企业本身电网容量有限，电机不允许全压直接启动，因而选用转子绕线式异步电动机，启动方式是转子串水电阻启动，启动结束后再自动短接转子滑环，这样的启动方式附带了很多电气二次回路，启动经过复杂，而且本身水电阻装置维护工作量就比拟大，只要在启动经过的20几秒内投入使用，使用效率不高，然而却不可缺，显然已经属于落后工艺。综上所述，该风机改造势在必行，要想彻底改变现有工艺，必须从源头上下功夫，即通过改变电机转速来调节风机转速，进而到达调节风量的目的，以此来知足现场工艺的要求。二、调速方式的选择目前，大功率高压异步电动机的主要调速方式有下面几种：串级调速、内反应串级调速、液力耦合器调速及变频调速等。串级调速优点是能够回收转差功率，所以调速效率比拟高，但存在的问题也很多：它不合适于现有的转子绕线式异步电机，必须更换电机：不能实现软启动，启动经过非常复杂;启动电流大;调速范围有限;响应慢，不易实现闭环控制;功率因数和效率低，并随着转速的调低急剧下降;很难实现同PLC和DCS等控制系统的配合，对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益;同时因控制装置比拟复杂、谐波污染大对电网有较大干扰;进一步限制了它的使用，属落后技术;内反应串级调速内反应串级调速是在串级调速基础上发展起来的，它在普通绕线电动机的定子绕组(称主绕组)同槽放置一套绕组(称调节绕组)而制造成的内反应串级调速电机，将该电动机部分转子能量取出以改变电动机用以产生拖动转矩，使主绕组从电网吸收的能量下降来实现节能。优点：具有串级调速的全部优点，体积小。缺点：需更换专用电机，滑环处理不当容易出现事故;虽采用频敏变阻器启动但启动电流仍很大(3-4Ie),对电机和电网的冲击很大，启动复杂;调速范围很小;输入功率因数和效率低;电机侧由于可控硅的逆变衍生出大量的高次谐波，对电机的绝缘造成老化，引起电机的转矩脉动、附加发热和噪声污染，所以电缆要求加粗使用;电机喘振现象无法消除。仍属于落后技术;液力耦合器调速属低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约5%-10%，低速转差损耗大，最高可达额定功率的15%，因效率与转速成正比，低速时效率极低，精度低、线性度差、响应慢、启动电流大、装置大，必须加装在设备和电机之间，不合适改造;无法软启动，耦合器故障时，无法切换运行，维护复杂、费用大，不能知足提高装置整体自动化水平的需要;由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、当代通信技术和高压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术，因而具有其他调速方式无法比较的优点： (1)变频器采用液晶显示数字界面，调整触摸式面板，可随时显示电压、电流、频率、电机转速，可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态。 (2)准确的频率分辨率和高的调速精度，完全能够知足各种生产工艺工况的需要。 (3)高压变频器具有国际通用的外部接口，能够同可编程控制器(PLC)和工控机等各种仪表连接，并能够与原设备控制回路相连接，构成部分闭环系统，如与原DCS系统实现数据交换和联锁控制。 (4)具有电力电子保护和工业电气保护功能，保证变频器和电机在正常运行和故障时安全可靠。 (5)电机可实现软启动、软制动;启动电流小，小于电机的额定电流;电机启动的时间可连续可调，减少了对电网的影响。 (6)具有就地和异地操作功能，另可通过互联网实现远程监控功能。 (7)减少配件损耗，延长设备使用寿命，提高劳动生产效率。通过对几种调速方式的比拟，最终，万年青水泥厂决定采用深圳科陆变频器公司生产的CL2700高压变频器对原料磨排风机进行改造：科陆高压变频器是一家正规上市公司;CL2700系列高压变频调速装置系统运行稳定;CL2700系列高压变频调速装置全中文界面显示，合适国内用户;针对国内用户量身定做，尽量考虑国内电网的综合因素，在其可靠性，安全性方面有其独到的技术优势;CL2700系列高压变频调速装置内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要三、改造项目详细施行方案及经过根据现场的实际情况，旁路柜采用了一拖一手动方案。此构造是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS21和QS22组成(见图，其中QF为原高压开关柜内的断路器)。要求QS21和QS22不能同时闭合，属于单刀双掷。变频运行时，QS1和QS21闭合，QS22断开;工频运行时，QS22闭合，QS1和QS21断开;QS3为单独所加的刀闸柜，用来投切用户原有的电容补偿装置，工频时合QS3，变频时分QS3。优点是:在检修高压变频器时，有明显断电点，能够保证人身安全，同时可以手动使负载投入工频电网运行等。缺点：高压变频器故障时，不能自动由变频转为工频。现场原有的水电阻装置继续保留，高压变频器安装后，与原有的水电阻二次回路结合，取高压变频器的变频状态信号(QS1,QS21闭合后输出变频状态信号)送至水电阻二次回图1：高压变频器工频旁路原理图路，该信号有效后通过原有水电阻二次回路，直接短接电机转子滑环，切除水电阻装置，由高压变频器对电机实现软启动;取高压变频器工频旁路信号(QS22闭合后输出工频旁路状态信号)，该信号有效后通过原有水电阻二次回路，恢复高压电机的串水电阻调速功能，以备高压变频器故障期间，用户仍能够通过原有启动回路启动设备工频运行。现场设备名牌如下：