高壓大功率變頻器在制藥行業的應用

摘要：本文介紹了國產高壓大功率變頻器在山東齊發藥業的應用情況，變頻器現場運行情況表明，采用高壓大功率變頻器對鼓風機進行工變頻轉換和調速節能改造，起到了明顯的效果。

Abstract: The article mainly introduces that the application of the domestic high-voltage inverter in SHAN DONG QIFA Pharmacy Industry. it is technological and economic in the blaster blower adopting the high-voltage inverter with working from inverter to labor frequency and effect reforming.

關鍵詞：高壓大功率變頻器 工變頻轉換

Keyword: Domestic high-voltage inverter From inverter to labor frequency

1、引言

山東齊發藥業為山東齊魯制藥廠下屬企業，設計有壓力東站和壓力西站相互配合向發酵罐送風。其中壓力東站有四臺2800KW/10KV電機分別拖動四臺鼓風機，四臺電動機分別是水電阻降壓啟動，啟動電流很大，啟動電流是額定電流的3—5倍，對電廠高壓開關裝置 是一個很大的沖擊，不能達到安全供電的要求。其中有一臺鼓風機通過調節進風口閥門來調節空氣壓力滿足工藝要求，大量電能在閥門上白白浪費。

為了改善系統運行的安全性和節能降耗的目的，山東齊發藥業經多方調研考察，認為風光JD—BP38型高壓大功率變頻器為直接高—高，電壓源型變頻器，采用功率單元串聯方式，諧波小，功率因數高，特別在工變頻轉換過程采用相位調整法控制切換電流，使切換電流所帶來的沖擊小于額定電流，在雙方技術人員的努力配合下，共同制定了西站風機的變頻控制方案。

2、齊發藥業西站設備介紹

根據山東齊發藥業有限公司的意見，決定將西站1#、2#、3#、4#四臺機組采用變頻調速改造，采用一拖四的方案。即高壓變頻器拖動四臺機組的任何一臺，當運行頻率達到50HZ，然后變頻器將其切換到網電工頻運行；然后再拖動另一臺，當運行頻率達到50HZ，變頻器再把其切換到網電工頻運行；最后變頻器拖動第三臺變頻運行，通過調節頻率來調整空氣壓力滿足工藝要求。第四臺機組作為備用，當其它三臺機組有一臺出現故障時，把變頻器拖動的機組切換到網電工頻運行，變頻器拖動第四大臺變頻運行。四臺機組同型號同功率。其主要參數如下：

（1）電動機
型號：Y710—2
額定電流：196A
額定電壓：10KV
額定轉速：2987r/min
額定頻率：50HZ
功率因數：0.86

（2）加速器
型號：CYD—350—2800/203
主軸轉速：2950r/min
速比：1：2.035
從動轉速6005r/min

（3）鼓風機
型號：DJK800—250/97
入口壓力：97KP
排氣壓力：250KP
入口流量：800m3/min
工作轉速：6650r/min
電機功率：2800KW

3、風光牌JD—BP－2800F高壓變頻器功能介紹

（1）主要指標
額定輸入電壓：10KV（-20%—+15%）
額定輸出電流：202A
輸入頻率：45—55HZ
輸入方式：36脈沖二極管全波整流輸入
輸出方式：每相13單元 載波移相 正弦波脈寬調制輸出
輸入功率因數 大于0.96（額定負載）
效率（含變壓器） 不小于96%（額定負載）
輸出頻率：0—60HZ 0—100%連續可調
頻率分辨率：0.01HZ
過載能力 〈105%長期運行 120%—150%一分鐘保護 〉150%立即保護
控制電源 雙路供電 220VAC 10KVA

（2）JD—BP38—2800F高壓變頻器主要技術性能

①高—高電壓源型變頻器，直接10KV輸入，直接10KV輸出，無須任何輸出變壓器或濾波器，適配于高壓電動機，對電機、電纜絕緣無損害。

②輸入功率因數高，電流諧波小，無須功率因數補償、諧波抑制裝置。

③輸出階梯正弦PWM波形。

④高壓主回路與控制器之間為光纖連接，強弱電隔離安全可靠。

⑤完善的故障檢測，精確的故障保護及準確的定位顯示和報警。

⑥內置PLC，易于改變控制邏輯關系，可靈活選擇現場控制/遠程控制，適應現場多變要求。

⑦采用載波移相控制技術，大大抑制了輸出電壓的諧波成分，保證輸出波形是完美正弦波。

⑧采用準優化SPWM調制技術，電壓利用率高。

⑨采用數字微處理控制器，具有就地監控方式和遠程監控方式，在就地監控方式下，通過觸摸屏鍵盤和其顯示，可進行就地啟動、停止變頻器，可以調整頻率，控制部分采用全中文操作界面，彩色液晶觸摸屏，各種功能參數設定均采用中文，遠方監控方式為在控制室配上位機進行變頻器的控制，與現場觸摸屏相互冗余。

（3）變頻器系統介紹

系統由移相變壓器、功率單元和控制器組成。其結構如圖所示：

每相采用低壓功率單元串接組成，功率單元由一個繞組的隔離移相變壓器供電，每相由低壓疊加而產生所需要的高壓輸出，以高速微處理器實現控制和子微處理器進行通信，風光JD－BP38－2800F高壓變頻器，變壓器有39組副邊繞組，分為13個功率單元/相，三相共39個單元，采用36脈沖整流，每個功率單元結構上完全一致，可以互換，輸入輸出諧波均能滿足國家標準，GB/T14549－93對電壓和電流失真的要求，對電網污染小，輸入電流諧波小于4%，噪音低，溫升低，不會引起電機的轉矩脈動，對電機沒有特殊要求。

4、系統控制方案

（1）一拖四電氣系統主回路接線圖如下：

QF：變頻器高壓斷路器
1QF1、2QF1、3QF1、4QF1：原工頻高壓斷路器
K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9：隔離開關
KM1、KM2、KM3、KM4：變頻器輸出真空接觸器
1QF2、2QF2、3QF2、4QF2：原水阻起動柜檢修斷路器
1QS、2QS、3QS、4QS：原水阻起動柜隔離開關
1SR、2SR、3SR、4SR：原水電阻
PT1、PT2：高壓互感器

其中KM1、KM2、KM3、KM4相互互鎖，K2、K4、K6、K8相互互鎖，KM1與1QF1互鎖，KM2與2QF1互鎖，KM3與3QF1互鎖，KM4與4QF1互鎖。

（2）工變頻轉換過程，（以轉換M1電動機為例）變頻器送上控制電源，把K1K2K3合上，合上星點1QF2，從高配室把QF閉合，1QF1儲能處在合閘狀態，這時KM1閉合，變頻器處于就緒狀態，可以開機運行，根據現場可以選擇就地或是上位機開機，變頻器開機后按設定上升時間上升到50HZ，同時給出轉工頻信號，提示現場工作人員可以切換到工頻，如果操作人員根據現場狀況判斷可以切換，則按“轉工頻”按鈕，系統將自動斷開KM1,合上1QF1的合閘線圈，轉工頻完成，變頻器自動停下來。變頻器通過PT1、PT2來檢測變頻器的相位和工頻相位，通過調整變頻器的輸出相位，使其輸出相位與工頻相位一致。

5、變頻器運行情況

2006年12月，山東齊發藥業有限公司與山東新風光電子簽定了一套一拖四高壓變頻器，于2007年3月完成了變頻器系統的安裝調試工作，于2007年4月正式投入運行，高壓變頻器與原系統相比較，主要有以下優點：

（1）運行穩定、安全可靠。從變頻器順序投入運行半年以來，對變頻器功率單元溫升、輸入變壓器溫升、輸出電壓、輸出電流等各項參數通過定期巡檢，均正常。變頻器運行十分穩定，為藥業生產提供了強有力的保證。

（2）電機及機組運行平穩，各項指標滿足工藝要求，在整個運行范圍內電機運行平穩，溫升、振動正常，風機啟動時噪音和啟動電流在額定電流以內，保護了電廠高壓開關，延長了高壓開關的使用壽命。

（3）工變頻轉換無沖擊。變頻器拖動一臺電機運行到50HZ時，轉換到工頻運行，在切換過程中，切換電流與正常運行電機電流幾乎一樣，對電網的沖擊大大減小，提高了系統的安全性，也提高了電機的使用壽命。

（4）節能效果顯著，大大降低了電耗。為了對系統變頻改造后的效果進行評價，在系統投入正常運行后對設備實際使用和節電情況進行了測定和數據分析，變頻改造前后工況相同，隨機抽取一個正常工作日，將系統切換工頻運行，采用閥門調節風量，網側計量耗電量，然后將系統切換變頻運行，計量耗電量，具體數據如下表：

通過上表可以看出，系統改種過前后節電量每天6100KWH，節能交果顯著。

6、結束語

總之，山東新風光電子科技發展公司生產的JD－BP38－2800F高壓變頻器在藥業西站風機改造是成功的，減小了原系統的沖擊電流，達致函安全供電的要求，并且節能效果顯著，使用表明JD－BP38系列高壓大功率變頻器具有巨大的推廣使用價值。

作者：

1、張丙建，男，工程師，山東新風光電子科技發展有限公司副總工助理。
2、張向陽，男，工程師，浙江易嘉節能設備有限公司技術部經理。

參考文獻：

1、山東新風光電子JD－BP38－2800F高壓變頻器調速系統齊發藥業送風系統調試大綱。
2、JD－BP38－2800F高壓變頻器運行報告。