高压变频器在高炉除尘风机中的应用_1.docx

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1、高压变频器在高炉除尘风机中的应用本文着重介绍了国产多电平高压变频器在通化钢铁集团炼铁厂的应用情况。变频器现场运行情况说明，冶金行业采用国产高压变频器对高炉除尘风机进展调速节能，改造是成功的，节能效果是明显的。关键：多电平高压变频器节能一、引言：通化钢铁集团有限责任公司是吉林省省属最大的国有工业企业和唯一的大型钢铁结合企业集团。随着世贸组织的参加和市场竞争的加剧，为进步产品市场占有率、竞争力，通化钢铁集团深化改革，加快一批工程建立，其中6#高炉为新建工程之一。6#高炉为750m3高炉，6#高炉汲取了以前旧高炉经历的根底上，在建立中采用了大量先进的消费工艺。高炉除尘风机的变频控制就是先进工艺的典型

2、应用。以前旧高炉除尘风机一般工频运行或者液力偶合器控制。假设电机采用工频运行，通过调节风门的出口挡板调节风量来知足消费工艺要求，大量电能白白浪费在阀门上;假设采用液力偶合器调速，那么存在以下缺点：1调速范围窄，转速不稳定。2电机的效率低，损耗大。3液力偶合器经常出现故障，不能知足连续消费的需要。4调节精度低，响应慢。鉴于存在以上众多问题，因此，通钢集团炼铁厂6#高炉除尘风机改用变频调速控制。二、高压变频器技术要求：众所周知，高炉在消费经过中，产生大量的烟囱，污染环境，根据国家法规，需要除尘处理。除尘风机是除尘系统的关键设备，一旦除尘风机不能正常工作，不但耽误消费，影响产量，还有可能对现场值班人

3、员人身平安造成威胁，因此，和除尘风机配套的高压变频器，要求具有极高的可靠性。对高压变频器的主要要求如下：1要求可靠性高2要求有完善的数字控制功能3技术指标要求高4要求适应恶劣的使用环境5要求标准的数字通讯接口6调速范围大，效率要高7要求知足高炉消费工艺调速要求经太多方考察，比拟性价比，决定选用我司销售的JD-BP38型高压变频器，通过双方技术人员的合作，共同制定了6#高炉除尘风机的变频控制方案。三、现场除尘风机设备简介：1电机及风机参数1电机参数2风机参数型号Y560-3-8型号Y4-73额定功率800KW额定流量393797m3/h额定电压10KV额定转速730rpm额定频率50HZ额定转速

4、730rpm额定电流59.5A额定功率因数0.82额定转速745rpm3.2除尘风机工艺要求高炉消费为周期性连续出铁,高炉在出铁时,产生大量棕红色烟尘,此时要求风机变频高速运行；在不出铁时,只需要很低的转速。利用变频器根据高炉实际需要对除尘风机进展变频调速控制,既保证和改善了工艺,又到达了节能降耗的目的。通钢6#高炉一个出铁工艺高速时间约40min,天天出铁15炉。出铁时,变频器高速运行,高速定为45HZ可调；不出铁时,变频器低速运行,低速定为20HZ可调。四、高压变频器系统介绍：通钢集团有限公司炼铁厂最终选定我公司销售的风光牌JD-BP38-800F功率单元多电平串联高压大功率变频器,对6#

5、高炉除尘风机进展调速控制。4.1JD-BP38-800F高压变频器主要性能指标：变频器功率800K额定输出电流69A输入频率50HZ5HZ额定输入电压10KV允许电压波动20%输入功率因数0.98输出频率范围050HZ输出电压范围010KV变频器效率96%过载才能100%连续160%连续1min220%允许1.5S4.2JD-BP38-800F高压变频器主要技术性能4.2.1高高电压源型变频器，直接10KV输入，直接10KV输出，无须任何输出变压器或者滤波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝缘无损害。4.2.2输入功率因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置。4.2.3单元电路模

6、块化设计，维护简单，互换性好。4.2.4输出阶梯正弦PWM波形。4.2.5高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，平安可靠。4.2.6完善的故障检测，准确的故障保护及准确的定位显示和报警。4.2.7内置PLC，易于改变控制逻辑关系，可灵敏选择现场控制/远程控制，适应现场多变需求。4.2.8采用载波移相控制技术，大大抑制了输出电压的谐波成分，保证输出波形是完美正弦波。4.2.9控制电源与高压电互相独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操纵人员，便于维护。4.2.10采用准优化SPWM调制技术，电压利用率高。4.2.11功率单元经24小时高温老化、150负载试验，可靠性高。4.

7、2.12中文Windows操纵界面，彩色液晶触摸屏操纵。用户操纵监控系统界面特别友好和完善，系统包括上位机商用PC机、下位机工控机、单片机。其中单片机给用户提供一个4位LED数码显示屏和一个12键的小键盘操纵平台，可对变频器进展全部操纵，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操纵平台，其功能更齐全，包括参数设定、功能设定、运行操纵、运行数据打印、故障查询等等。上位机商用PC机放在总控室，可对多台变频器进展遥测、遥控。假设只有一台变频器，上位机可省，或者让客户自定。4.2.13可接收和输出多路工业标准信号。4.2.14可打印输出运行报表。4.3高压变频系统介绍JD-BP3

8、8型高压变频系统采用直接“高-高变换方式，属电压源型，采用功率单元多电平串联方式，以最新型西门子IGBT为主控器件，全数字化控制，彩色液晶触摸屏控制，以高可靠性、易操纵、高性能为设计目的的优质变频调速器。4.3.1JD-BP38型高压变频调速系统风光10KV高压变频器，变压器有30组付边绕组，分为10个功率单元/相，三相共30个单元，采用36脉冲整流，输入端的谐波成分远低于国标规定。4.3.2功率单元电路每个功率单元构造上完全一致，可以互换，其电路构造如图2示，为根本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为六支二极管实现三相全波整流，通过对IGBT逆变桥进展正弦PWM控制。每个功率单元完全一样，可以

9、互换，这不但调试、维修方便，而且备份也特别经济。假设一单元发生故障，该单元的输出端能自动通过可控硅旁路而整机可以暂时降额工作，直到缓慢停顿运行。4.3.3输入侧构造输入侧由移相变压器给每个单元供电，每个功率单元都承受电机电流、1/10的相电压、1/30的输出功率。30个单元在变压器上都有自己独立的三相输入绕组。功率单元之间及变压器二次绕组之间互相绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，目的是实现多重化，降低输入电流的谐波成分。本机中移相变压器的副边绕组分为三组，构成36脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1，输入电流谐波成分低。实测输入电流

10、总谐波成分小于5%。4.3.4输出侧构造输出侧由每个单元的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，可得到如图3所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。4.3.5控制器控制器核心由高速32位DSP芯片和工控PC机协同运算来实现，精心设计的算法可以保证电机到达最优的运行性能。工控PC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

11、和网络化控制。控制器用于柜体内开关信号的逻辑处理，以及与现场各种操纵信号和状态信号的协调，增强了系统的灵敏性。五、变频控制方案变频器控制6#高炉除尘风机为一拖一控制，旁路开关柜用于工/变频切换。K1，K2和K3为三个高压隔分开关，要求K2和K3不能同时闭合，在机械上实现互锁。K1和K2闭合，K3断开，风机变频运行；K3闭合，K1和K2断开，风机工频运行。六.变频器运行情况：2004年10月通化钢铁集团有限公司炼铁厂和我司签定了一台高压变频器型号为JD-BP38-800F；2004年12月16日高压变频器开场安装就位；2004年12月20日，调试完毕；2004年12月25日，正式投入运行。整个变

12、频器安装调试周期都很短,为6#750高炉顺利投产提供了有利的保证。高压变频器控制除尘风机,与原旧高炉除尘风机比拟,主要有以下优点:1运行稳定,平安可靠。从变频器顺利投运近八个月以来,对变频器输入变压器温升、功率单元温升、输出电压、输出电流等各项参数定期巡检，完全正常。变频器运行一直特别稳定，为6#高炉平安可靠消费提供了强有力的保证。对于用户来讲,只需定期对变频器除尘,不用停机,保证了高炉消费的连续性。2电机及机组运行平稳,各项指标知足工艺要求。在整个运行范围内，电机始终运行平稳,温升正常。风机启动时的噪音和启动电流非常小,无任何异常振动和噪音。在调速范围内,轴瓦最高温升允许65,实测10。3变

13、频器的三相输出波形完美,非常接近于标准正弦波。经过现场测试,变频器的三相输出电压波形、电流波形非常标准,讲明变频器完全可以控制一般的普通电动机运行,对电机无任何特殊要求。4运行工况改善,工人劳动强度降低。随着高炉消费除尘的需要,调节风机的转速,进而调节风机风量,知足高炉消费工艺的需要,工作强度大大降低。5减少了维护工作量和维护费用。原旧高炉除尘风机在运行经过中,经常造成风机和电机的损坏,维护工作量大,检修费用高,采用变频技术调速后,减少了机械磨损,保证了风机的正常运行。6调速范围宽，调速精度高。除尘风机的风量经常需要根据工艺的需要变化，在过去挡板或者液力偶合器调节时，出现执行机构的开度与流量的

14、非线形问题，致使调节失误，采用变频拖动风机可以在050HZ范围内任意调速，调速精度高，可保持在0.10.01HZ范围内工作，便于实现除尘系统自动化控制。7变频用具有多项保护功能，特别完善。与原来旧系统相比拟，变频用具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升保护等多项保护功能，更准确地保护了电机。8节能效果显著，大大降低了电耗。该系统消费周期大约为1小时，出铁时间为20分钟，间隔约40分钟，系统配置电机额定电流为59.5A，根据其它消费线的实际运行情况电机运行电流在55A左右。高炉出铁变频高速运行45HZ时，电流为45A左右，在20Hz低速运行时,电流为15A左右。一天中风机高速运行时间占40%，无停机时间P变=1.73210450.9840%150.9860=458KWP工=1.73210550.86=819KW节电率=P工-P变/P工=44%七.完毕语：从近8个月的运行情况来看，山JD-BP38-800F高压大功率变频器性能优越，可靠性高，节能效果显著，变频系统知足了高炉连续消费的需要。JD-BP38-800F在通钢集团6#750高炉除尘风机的成功运行，讲明在高炉除尘风机应用变频调速技术是完全正确的，证实了其性能具有无可比较的优越性。