CIMR-HVSDC6900高壓變頻器在杭鋼干熄焦循環(huán)風(fēng)機上的應(yīng)用

一、干熄焦循環(huán)風(fēng)機的工藝要求

干熄焦循環(huán)風(fēng)機是干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)中的關(guān)鍵核心設(shè)備，循環(huán)風(fēng)機為氣體循環(huán)提供動力并根據(jù)工況調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量，控制排焦溫度及鍋爐入口溫度。在干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計中，循環(huán)風(fēng)機的控制方式一般有兩種：一、循環(huán)風(fēng)機不調(diào)速，采用翻板閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)量。二、循環(huán)風(fēng)機采用液偶或變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量。一般國內(nèi)所上的干熄焦項目均采用變頻調(diào)速方式。循環(huán)風(fēng)機采用變頻調(diào)速可以更精確地調(diào)節(jié)循環(huán)氣體的流量，有利于干熄焦鍋爐的穩(wěn)定運行。

1.1 杭鋼干熄焦循環(huán)風(fēng)機系統(tǒng)的工藝技術(shù)參數(shù)

循環(huán)風(fēng)機

1） 型號：NO.13DMPC（BD）

2） 形式：雙吸式離心風(fēng)機

3） 循環(huán)風(fēng)量：120000m³/h

4） 壓力：10Kpa 入口側(cè)：約-3.8Kpa 出口側(cè)：約6.2Kpa

5） 轉(zhuǎn)速：360~1480r/min

高壓電機

1） 型號：HEK-BIO

2） 額定功率：780KW

3） 額定電壓：6KV

4） 額定電流：85.9A

5） 額定轉(zhuǎn)速：1500 r/min

6） 額定頻率：50.8HZ

7） 效率：95%

1.2 杭鋼干熄焦循環(huán)風(fēng)機系統(tǒng)的工藝控制要求

循環(huán)風(fēng)機的風(fēng)量要求隨著干熄焦系統(tǒng)排焦量的變化而變化，主要目的是穩(wěn)定系統(tǒng)的排焦溫度及鍋爐入口溫度，風(fēng)量的調(diào)節(jié)通過循環(huán)風(fēng)機變頻調(diào)速來實現(xiàn)。

變頻器要求有兩種控制方式選擇：遠(yuǎn)程及本地。當(dāng)選擇開關(guān)打到遠(yuǎn)程位置時，控制權(quán)交給干熄焦中控室EI系統(tǒng)的后臺上位工控機，當(dāng)選擇開關(guān)打到本地位置時，控制權(quán)交給變頻器。

變頻器與干熄焦PLC控制系統(tǒng)的接口：干熄焦PLC為Quantun 140系列，通訊時以干熄焦PLC作為主站，變頻器內(nèi)置控制器的PLC為從站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。信息包括：故障報警（綜合）、變頻運行頻率、電流、轉(zhuǎn)速、速度給定、工藝聯(lián)鎖等信號。

變頻器與循環(huán)風(fēng)機現(xiàn)場接口：變頻器與電機就地操作箱及高壓開關(guān)柜的控制連接以硬線連接方式實現(xiàn)。

正常工作時，循環(huán)風(fēng)機的入口檔板全開，在干熄焦中控室EI系統(tǒng)的上位工控機畫面上給定頻率，控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)量。

二、采用CIMR-HVSDC6900高壓變頻器進(jìn)行調(diào)速控制的系統(tǒng)性能特點

根據(jù)干熄焦循環(huán)風(fēng)機的工藝參數(shù)特點及相關(guān)的控制技術(shù)要求，杭鋼集團公司和設(shè)計院經(jīng)過充分的調(diào)研和認(rèn)證，決定采用日本安川電機生產(chǎn)的CIMR-HVSDC6900高壓變頻器對循環(huán)風(fēng)機進(jìn)行變頻調(diào)速控制。

2.1 CIMR-HVSDC6900高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)簡圖，

2.2 CIMR-HVSDC6900高壓變頻器性能特點

所選高壓變頻器的相關(guān)技術(shù)參數(shù):

型號: CIMR-HVSDC6900

額定功率:1200KVA

額定輸出電壓:6000/6600V

額定輸入電壓：6000/6600V±10%

最大輸出頻率:50/60HZ

頻率控制精度：±0.5%；頻率輸入分辨率：0.03HZ

功率因數(shù):0.95以上

效率:約98%

CIMR-HVSDC6900高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平技術(shù),直接6KV輸入，6KV輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。輸入側(cè)由移相變壓器給每個功率模塊供電，有效地抑制了網(wǎng)側(cè)高次諧波，輸入波形接近正弦波，幾乎不含高次諧波。輸出側(cè)采用多級串聯(lián)PWM控制技術(shù)，輸出接近正弦的PWM波形，電機的諧波損耗大大減少，變頻器無需輸出濾波器即可給電機供電，而且轉(zhuǎn)矩脈動低，可有效地消除電機發(fā)熱及負(fù)載機械的振動。控制器內(nèi)置多重PWM控制用基板，由32位高速信號處理器、大規(guī)模集成電路、人機操作界面和可編程控制器共同組成。控制器與功率單元之間采用光纖通訊，控制板采用了安川特有的防腐保護(hù)涂膜技術(shù)，具有極高的安全性和抗電磁干擾性能，可靠性大大提高。

整套變頻裝置具備完備的保護(hù)功能，主要有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、變頻器過載、變頻器過熱等功能。裝置的功率因數(shù)0.95以上，包含變壓器整體效率98%，具有杰出的耐環(huán)境性能，確保了設(shè)備的穩(wěn)定運行。

三、 設(shè)備運行情況及效益

杭鋼干熄焦變頻于2006年2月由一冶電裝公司開始安裝，2006年3月1日日本專家來我廠調(diào)試，并于2日投運。調(diào)試過程順利，投運一次成功。我們認(rèn)為該變頻器技術(shù)成熟，性能良好，具有明顯的優(yōu)點。主要體現(xiàn)在以下幾點：

1）運行穩(wěn)定，安全可靠。自設(shè)備投運以來，一直運行正常，沒出現(xiàn)過故障，并具有免維護(hù)的特點，只需定期清洗柜門上的通風(fēng)濾網(wǎng)。

2）速度響應(yīng)及時準(zhǔn)確，起停平穩(wěn)。對電網(wǎng)幾乎無諧波干擾，大大減少了電機的振動和噪音，完全滿足了干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)的工藝需求。

3）變頻器自身保護(hù)功能完備，控制器用戶接口電路完善，現(xiàn)場信號接入靈活方便，內(nèi)部控制連接采用光纖通訊技術(shù)，具備良好的抗電磁干擾性，可靠性大大提高。

4）適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動能力強，廠區(qū)內(nèi)電網(wǎng)電壓波動頻繁，波動范圍在6.2KV~6.7KV之間，變頻器運行穩(wěn)定正常。

5) 節(jié)能效果顯著。根據(jù)現(xiàn)場實際運行工況，排焦量在60T/h左右時，系統(tǒng)所需風(fēng)量約為額定風(fēng)量的70%，此時變頻器的運行頻率為37HZ。與風(fēng)機不調(diào)速，采用翻板閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)量的控制方式相比。

理論上可節(jié)電E=[P%－( n₁/n₂)³]×P₂×T（kWh）。

式中：

n₁為 變頻調(diào)速后的轉(zhuǎn)速

n₂為風(fēng)機不調(diào)速時的轉(zhuǎn)速

P₂為風(fēng)機不調(diào)速時的電功率

T為工作時間

P%為工頻輸入時的功率百分比

根據(jù)入口風(fēng)門負(fù)載曲線

實際節(jié)電E=[0.68－( 1110/1500)³]×780×24（kWh）=5143（kWh/天）

四、 結(jié)束語

從設(shè)備一年多的運行情況來看，CIMR-HVSDC6900高壓變頻器性能好，可靠性高，生產(chǎn)和節(jié)能效益明顯，完全滿足了干熄焦循環(huán)風(fēng)機系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求。