高壓變頻器在化工廠主風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

1、高壓變頻器在化工廠主風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用摘要:本文介紹了國產(chǎn)高壓變頻器在某化工廠主風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況。應(yīng)用結(jié)果表明,采用國產(chǎn)高壓變頻器對化工廠主風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造,節(jié)能效果非常明顯,并提高了設(shè)備和系統(tǒng)的安全可靠性,改善了電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命。關(guān)鍵詞:高壓變頻風(fēng)機(jī)節(jié)能Application of High Voltage Inverter in Chemical Plant Abstract:This paper introduces the application of high voltage inverter in Chemical Plant. The result shows that the p

2、ower plant can acquire obvious benefit by using high voltage inverter, such as saving a lot of energy, improving the reliability of the system, and the operating life of the motor.Keywords: High Voltage Inverter,Fan, Energy Saving1、引言某化工廠有一臺(tái)6300kW/10kV主風(fēng)機(jī),電機(jī)啟動(dòng)方式采用水電阻啟動(dòng)。工藝要求的風(fēng)量根據(jù)進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)節(jié),沒有全負(fù)荷生產(chǎn),若生產(chǎn)量大

3、,進(jìn)風(fēng)口擋板開大。根據(jù)產(chǎn)量高低,風(fēng)門開度僅控制在3035%左右。由于采用進(jìn)風(fēng)門擋板調(diào)節(jié),大部分的能量都被消耗在擋板上了,且擋板的開度越小則耗能就更多。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展及市場競爭的日益加劇,加上能源供應(yīng)緊張和能源價(jià)格不斷攀升,企業(yè)采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高市場競爭力,已是大勢所趨。因此,化工廠對給主風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造,改用變頻器對風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。2、主風(fēng)機(jī)變頻改造方案2.1 變頻器選型一般情況下,變頻器容量應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)容量,這樣能滿足電機(jī)在額定出力內(nèi)進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作中,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況來選擇合適的變頻器容量,既能滿足生產(chǎn)需要,又能節(jié)省變頻器投資及減少配套設(shè)施

4、。主風(fēng)機(jī)電機(jī)為10kV/6300kW電機(jī),設(shè)計(jì)時(shí)存在一定裕量。為了滿足50Hz時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行要求,我們?yōu)槠渑鋫淞巳萘繛?000kVA的變頻器以滿足各種工況下不同轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的要求。2.2 系統(tǒng)方案對熱電廠給水泵變頻的改造遵循了“最小改動(dòng),最大可靠性,最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性”原則,考慮到變頻器退出運(yùn)行后,為了不影響生產(chǎn),確保系統(tǒng)正常工作,配置工頻旁路,當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí),將電機(jī)投切到工頻下運(yùn)行。(系統(tǒng)主回路電氣原理圖如圖1所示。 母線圖1 高壓變頻調(diào)速裝置主回路(一拖一方案變頻器一次回路由2個(gè)高壓真空斷路器QF1QF2和原有設(shè)備組成。10kV電源經(jīng)高壓斷路器QF1到高壓變頻裝置,變頻裝置輸出經(jīng)真空斷路器QF2送至

5、電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行;10kV電源還可經(jīng)原有水電阻啟動(dòng)裝置直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行。QF2與原有水電阻啟動(dòng)裝置電氣閉鎖,旁路柜系統(tǒng)滿足“五防”聯(lián)鎖要求。高壓開關(guān)QF11、原有水電阻啟動(dòng)裝置與電動(dòng)機(jī)為原有設(shè)備。3、高壓變頻器的組成和原理高壓變頻器是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),無電網(wǎng)污染的調(diào)速系統(tǒng),采用的結(jié)構(gòu)為多單元串聯(lián),輸出為多電平移相式PWM方式。特別適合于風(fēng)機(jī)、泵類工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場,已經(jīng)被廣大工業(yè)用戶接受和充分認(rèn)可。本項(xiàng)目為10kV系列,變頻器主電路結(jié)構(gòu)見圖2。單元A1單元A2單元A3單元A4單元A5單元A6單元A7單元A8單元A9單元A10單元B1單元B2單元B3單元B4單元B5單元B6單元B7

6、單元B8單元B9單元B10單元C1單元C2單元C3單元C4單元C5單元C6單元C7單元C8單元C9單元C10 M3PH 10KVAC 移相變壓器 圖4 功率單元輸出波形3.2輸入側(cè)移相變壓器輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)單元供電,每個(gè)功率單元都承受電機(jī)電流、1/10的相電壓、1/30的輸出功率。30個(gè)單元在變壓器上都有自己獨(dú)立的三相輸入繞組。功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法,目的是實(shí)現(xiàn)多重化,降低輸入電流的諧波成分。本機(jī)中移相變壓器的副邊繞組分為三組,構(gòu)成60脈沖整流方式;這種多級(jí)移相疊加的整流方式可以大大改善網(wǎng)側(cè)的電流波形,使其負(fù)載下的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1,輸入電

7、流諧波成分低。實(shí)測輸入電流總諧波成分小于3%,低于國家標(biāo)準(zhǔn)。3.3輸出側(cè)結(jié)構(gòu) 圖5 10個(gè)單元輸出波形疊加圖輸出側(cè)由每個(gè)單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機(jī)供電,通過對每個(gè)單元的PWM波形進(jìn)行重組,可得到如圖5所示的階梯PWM波形。這種波形正弦度好,dv/dt小,可減少對電纜和電機(jī)的絕緣損壞,無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長,電機(jī)不需要降額使用,可直接用于舊設(shè)備的改造;同時(shí),電機(jī)的諧波損耗大大減少,消除了由此引起的機(jī)械振動(dòng),減小了軸承和葉片的機(jī)械應(yīng)力。4、節(jié)能分析電動(dòng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù):PN =6300kW,UN=10kV,IN=416.4A,cos=0.85,=0.95且電機(jī)運(yùn)行情況

8、為每天在150A運(yùn)行10小時(shí),200A運(yùn)行10小時(shí),300A運(yùn)行4小時(shí)。電機(jī)運(yùn)行在150A時(shí)節(jié)約電能為:未改造前,系統(tǒng)輸入功率為:P 1=3UNI cos=3×10×150×0.85=2208.3(kW當(dāng)實(shí)際運(yùn)行電流I=150A時(shí),由于負(fù)載率= P/PN =3UNI cos/PN則我們可以通過運(yùn)算得到風(fēng)機(jī)的負(fù)載率=1.732×10×150×0.85×0.95/6300=0.333=33.3%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),風(fēng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下利用風(fēng)門開度調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí),33.3%的負(fù)載時(shí)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量約為33%左右。進(jìn)行變頻調(diào)速改造后,風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=

9、33%n風(fēng)機(jī)消耗功率P2=PN ×(n/ n3=6300×0.333=226.4(kW?？紤]到變壓器及變頻器功率器件等做功引起的電能損耗約20%,即: P2= P2×1.2=271.68(kW風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造后,功率節(jié)約為:P 1-P2=2208.3-271.68=1936.62(kW,即每小時(shí)可節(jié)電1936.62度;同樣可得電機(jī)在200A及300A運(yùn)行時(shí)每小時(shí)節(jié)約電能為2304.4度及2243.13度。故每天節(jié)約電能為:1936.62*10+2304.4*10+2243.13*4= 51382.72度若按全年統(tǒng)計(jì),節(jié)能效果非常顯著。同時(shí),主風(fēng)機(jī)的無功耗能亦大幅降低,這里不再一一計(jì)算。并且變頻運(yùn)行后擋板全開,電機(jī)基本保持在高效點(diǎn),運(yùn)行效率也大大提高。5、結(jié)論對某化工廠主風(fēng)機(jī)實(shí)施了變頻改造后,節(jié)約了大量的電能,改善了工藝過程,電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng),延長