高压变频器在青钢高炉生产中的应用

2018-04-06

除尘风机是除尘净化系统的动力中枢,一旦除尘风机不能正常运行,不但影响生产,造成巨大的经济损失,还有可能威胁到现场生产职员的人身安全;另外,调速系统工作的环境比较恶劣,同时高炉又周期性地出铁。所以,和除尘风机配套的高压变频调速系统,要求具有极高的可靠性。

一、基于以上工作特点,对变频调速系统的主要技术要求如下:

1)中文操纵界面。

2)具有高可靠性,长期运行无故障。

3)具有旁路功能,一旦出现故障,可使电机切换到工频运行。

4)调速范围大,效率高。

5)具有逻辑控制能力,可以自动按照吹氧周期升降速。

6)具有共振点跳转设置,能使电机避开共振点运行,让风机不喘振。

7)具有远程上位机监控功能。

二、除尘风机工艺要求

1)出铁工艺周期除尘风机在不出铁时,只需要很低的转速(甚至为零),根本不需要满负荷运转。利用常州伟创高压变频器根据实际需要对除尘风机进行变频运行,既保证和改善了工艺,又达到节能降耗的目的和效果。整个出铁工艺高速时间约45分钟,高速定为50Hz(可以调节);低速定为0Hz(可以调节)。

2)监控和操纵采用高压变频调速系统对除尘风机进行高压变频改造具体实现过程如下:变频器操纵可以在本机控制,也可以远程操纵。变频器包括一台内置的PLC,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(如RS48S)的协调,并且可以根据用户的需要扩展控制开关量,增强了系统的灵活性。变频器也可由控制室的上位机或操纵台进行操纵,出铁时,变频器高速运行,不出铁时,变频器低速运行(甚至不运行)。可以根据工况需要自由设定,完全可以满足工艺要求。

上位机:可以通过上位机进行远程监控,一方面便于用户随时了解设备运行情况,另一方面,也利于设备的远程诊断和维护,故障题目可以及时得到解决。

三、无谐波高压变频器原理

无谐波高压变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频用具有对电网谐波污染极小,输进功率因数高,输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dr/dr及共模电压等题目的特性,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机,包括国产电机。

逆变器输出采用多电平移相式PWM技术,6KV输出相当于l3电平,输出电压非常接近正弦波,dv/dt很小。电平数的增加有利于改善输出波形,由谐波引起的电机发热,噪音和转矩脉动都大大降低,所以这种变频器对电机没有特殊要求,可直接用于普通异步电机,不需要输出滤波器。下图为变频器输出电压电流波形。

与采用高压器件直接串联的变频器相比,由于不是采用传统的器件串联的方式来实现高压输出,而是采用整个功率单元串联,器件承受的最高电压为单元内直流母线的电压,可直接使用低压功率器件,器件不必串联,不存在器件串联引起的均压题目。功率单元中采用的低压IGBT功率模块,驱动电路简单,技术成熟可靠。功率单元采用模块化结构,同一变频器内的所有功率单元可以互换,维修也非常方便。这一系列变频器目前正在全世界得到广泛应用。

四、设备运行情况

同原来老高炉除尘风机比较,引进西门子生产的高压变频器有以下优点:

1、运行稳定,安全可靠。

2、节能效果明显,大大降低了电耗。

3、电动机实现了真正的软启动,软停运,变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流,降低了电机的故障次数。同时,变频器设置共振点跳转频率,避免了风机长期在共振点运行,使风机工作平稳,风机轴承磨损减少,延长了电机,风机的使用寿命和维修周期,进步了风机的利用时率。

4、变频器自身保护功能完善,同原来继电保护比较,保护功能更多,更灵敏,大大加强了对电机的保护。

5、变频器同现场信号无缝接口,满足生产的需要。变频器内置PLC,现场信号接进灵活。变频器自带转速和电流测定,可以为现场直接提供电机转速及电流指示。

6、适应电网电压波动能力强,有时电网电压高达6.6KV,变频器仍能正常运行。

该高压变频器在炼铁厂高炉除尘风机的调速改造中应用是相当成功的,取得了相当明显的节能效果。由于该系列变频器的先进性、可靠性已得到很多产业应用的证实,所以在很多高压大功率的辅机设备中具有推广价值。

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