引風(fēng)機電機變頻改造項目設(shè)計方案

1、內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電引風(fēng)機電機變頻改造項目設(shè)計方案北京天福力高科技發(fā)展中心2007年3月目錄1. 概述 12. 系統(tǒng)改造方案 12.1. 主回路方案 12.2. 變頻器運行方案 22.2.1. 變頻器正常工況 22.2.2. 變頻器異常工況 22.2.3. 變頻器基本性能簡介 32.2.4. 變頻器控制接口 （ 可按用戶要求擴展 ） 52.2.5. 變頻器結(jié)構(gòu) 52.2.6. 變頻器的保護 63. 施工方案 63.1. 變頻器的安放 63.2. 變頻器進線方式 113.3. 暖通設(shè)計方案 113.4. 變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖 1 23.4.1. 變頻器內(nèi)部的電氣接線 1 23.5. 變頻器

2、進機組 DCS 信號（供參考） 1 53.6. 變頻器輸入輸出接口說明 1 63.6.1. 高壓接口 1 63.6.2. 低壓控制接口 1 63.7. 電源要求、接地要求 1 73.7.1. 電源要求 1 73.7.2. 接地要求 1 73.8. 變頻控制方案 1 73.9. 施工方案計劃 1 83.10. 施工材料表 1 91. 概述利用變頻器驅(qū)動異步電機所構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，對于節(jié)能越來越發(fā)揮 著巨大的作用，利用變頻器實現(xiàn)調(diào)速運行，是變頻器應(yīng)用的最重要的一 個領(lǐng)域，尤其是風(fēng)機、水泵等機械運行的節(jié)能效果最為明顯。由于變頻 器可以方便的實現(xiàn)軟起動，因而可以有效地減少電動機啟停時對電網(wǎng)的 沖擊，改善

3、電源容量裕度。2. 系統(tǒng)改造方案 對于內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電有限公司引風(fēng)機電機變頻裝置，北京天福力高 科技中心根據(jù)招標書要求提供西門子羅賓康品牌完美無諧波系列(Perfect_Harmony) 高壓變頻器。該系列變頻采用若干個低壓 PWM 變頻 功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出。該變頻器具有對電網(wǎng)諧波污染極小，輸入功率因數(shù)高，輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱、 轉(zhuǎn)矩脈動、 噪音、 dv/dt 及共模電壓等問題 的特性，不必加輸出濾波器，就可以使用 普通的異步電機，包括國產(chǎn)電機。2.1. 主回路方案如圖一： K1 、K2、K3 組成旁路刀閘柜； K2 與 K3 互鎖， K2 閉合， K3

4、斷開，電機變頻運行； K2 斷開， K3 閉合，電機 工頻運行。2.2. 變頻器運行方案2.2.1. 變頻器正常工況此時，變頻器滿足運行條件，可以變頻運行電機，操作如下：斷開旁路柜的旁路刀閘 K3；閉合變頻器進線刀閘 K1 與出線刀閘 K2；閉合 6KV高壓開關(guān)；啟動變頻器，此時變頻器輸出 050Hz、06000V 可調(diào)的電壓，實 現(xiàn)變頻驅(qū)動電機以達到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。圖一主回路方案圖2.2.2. 變頻器異常工況 此時，變頻器不滿足運行條件，為確保系統(tǒng)持續(xù)運行，應(yīng)工頻運行電機。操作如下：斷開變頻器進線刀閘 K1 與出線刀閘 K3（使變頻器退出系統(tǒng)） ；閉合旁路柜的旁路刀閘 K2；閉合 6KV高壓

5、開關(guān)；此時 6KV電網(wǎng)直接驅(qū)動電機，電機工頻運行。2.2.3. 變頻器基本性能簡介變頻器為高 -高結(jié)構(gòu)， 6KV 直接輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出 為單元串聯(lián)移相式 PWM 方式，輸出相電壓至少為 13 電平，線電 壓至少為 25 電平； 系統(tǒng)一體化設(shè)計， 包括輸入干式隔離變壓器， 變頻器等所有部件及 內(nèi)部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控 制信號線即可。 整套系統(tǒng)在出廠前進行整體測試。；36 脈沖整流 輸入符合并優(yōu)于 IEEE519 1992 及 GB/T14519 93 標 準對電壓失真和電流失真最嚴格的要求；在 20100%的負載變化情況內(nèi)達到或 超過 0.95 的

6、功率因數(shù) （無需 功率因數(shù)補償裝置 ）無需濾波器 變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形， 對電機沒有 特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。具有軟 起動功能， 沒有電機啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌， 可確保電機安 全、長期運行； 變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%?？杀苊怙L(fēng)機喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點頻率跳躍功能； 變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和 dv/dt 的影響； 變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調(diào)試， 也可在沒有 6KV 高壓情況下用低壓電進行空載調(diào)試；控制采用 無速度傳感器矢量控制 ，起動轉(zhuǎn)矩可達 150%；變頻器對電網(wǎng)電

7、壓波動有極強的適應(yīng)能力 ，電壓下降 45% 仍可降額 運行；變頻器效率為 98.5%； 控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制，有自診斷功能； 電機參數(shù)自動檢測、控制系統(tǒng)參數(shù)自動優(yōu)化； 變頻器功率單元和主控系統(tǒng)通訊采用光纖連接， 具有很高的通信速 率和抗干擾能力，安全性好； 帶中心點漂移的功率單元旁路技術(shù) （選件），當(dāng)一個單元出現(xiàn)故障 時，仍能保證正常輸出能力，不會影響系統(tǒng)運行； 控制系統(tǒng)具有在線檢測變頻器輸入電壓、電流、輸入有功功率、無 功功率、輸入功率因素、累計用電量、輸出電壓、電流、功率、頻 率、電機轉(zhuǎn)速等；頻率精度： 0.5%（所有因素下 ）；過載能力為 120%， 1min，滿足泵類和風(fēng)機類負荷

8、要求； 調(diào)速范圍： 0-100% 連續(xù)可調(diào)；加 /減速時間 0.1-3600 秒 （根據(jù)負載情況可設(shè)定 ）； 輸出頻率 0-120HZ（ 根據(jù)電機情況可設(shè)定 ）； 環(huán)境溫度為 -15+40 C，95%相對濕度，海拔 1000 米以下； 變頻器抗地震能力為 7 級，振動 0.5G； 臨界速度可跳過 （共 3 組，可任意設(shè)定 ）；用戶可調(diào)的數(shù)字表， 可顯示速度， 電流， 電壓，功率，用電度數(shù)等；2.2.4. 變頻器控制接口 （可按用戶要求擴展 ）2路 420mA 或 010V 模擬量輸入 ；4路 420mA 模擬量輸出或 010V 用以輸出電機電壓， 電流和頻 率等指示信號 （可程序修改 ）；5

9、點開關(guān)量無源輸入：自動起動 / 停止，手動起動 / 停止，緊停，復(fù) 位等；7 點開關(guān)量無源輸出：變頻器就緒，運行，故障等（ 容量220VAC/5A） ；變頻器帶有 MODBUS485 通訊接口和以太網(wǎng)接口，可以將功率因 素、輸出頻率、 輸出電壓等參數(shù)通過通訊接口傳送至 PLC 或 DCS； 2.2.5. 變頻器結(jié)構(gòu)變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計， 可以從機架上抽出， 移動和更換， 所有單元可以互換， 更換單元不須專用工具， 更換一個單元的時間 一般小于 10 分鐘；逆變器側(cè)采用高開關(guān)頻率的 IGBT 器件，保證良好的輸出波形； 輸入側(cè)的隔離變壓器能保護電機不受共模電壓的影響； 整個變頻系統(tǒng)采用空

10、冷；變頻系統(tǒng)正面開門，可靠墻布置；2.2.6. 變頻器的保護變頻裝置有過電壓，過電流，欠電壓，缺相，變頻器過載，變頻器 過熱，電機過載，輸出接地，輸出短路等保護功能； 變頻裝置有隔離變壓器的各種保護； 變頻器帶轉(zhuǎn)速跟蹤再起動功能；3. 施工方案3.1. 變頻器的安放由于風(fēng)機房內(nèi)空間開擴， 環(huán)境相對較好， 為了減少投資， 經(jīng)過現(xiàn) 場勘察，在不妨礙風(fēng)機電機的檢修空間的情況下，將變頻器安放在風(fēng) 機房內(nèi)的風(fēng)機旁邊為最佳方案，無需單獨建設(shè)變頻器室，變頻器擺放 的位置參見圖二。變頻器可以放置在預(yù)先做好的基礎(chǔ)上， 基礎(chǔ)應(yīng)預(yù)留電纜溝 （參見 圖三）或預(yù)埋電纜管，柜體基礎(chǔ)應(yīng)平整，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以選用 100 485

11、.3 規(guī)格（腰高 100mm，寬 48mm，厚 5.3mm）的槽鋼焊接成 一個整體 （柜體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)見圖四） ，將基礎(chǔ)型鋼預(yù)埋在基礎(chǔ)里， 其頂部 平面可與地坪面相平或稍高一點，基礎(chǔ)型鋼應(yīng)可靠接地，柜體應(yīng)安裝 或點焊接在基礎(chǔ)型鋼上，保證基礎(chǔ)鋼和變頻器柜體可靠連接。變頻器結(jié)構(gòu)參數(shù)：1）、1800KW變頻器柜體尺寸為 4877 12192915（寬 *深*高，mm），參見圖一（單位：英寸 / 毫米 ）；2）、1800KW變頻器柜體總重量約為 5500kg；a 前視圖b 頂視圖圖三 1800KW 變頻器外形圖-wool蠶壓器柜電 纜 溝-X變皴鵡底部鋼人鋪出電找？r地 frfu基礎(chǔ)型鋼與電纜溝位置不意圖

12、3.2. 變頻器進線方式由于羅賓康高壓變頻器的動力和控制電纜的開口都在變壓器柜的前頂部或底部， 因此變頻器 可靠墻安裝以節(jié)省空間， 如果電纜從底部進入， 則應(yīng)在座基下預(yù)留電纜溝。 圖五是一種可行的安 裝實例。也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在變頻器柜底部預(yù)埋電纜保護管，施工完成后，將地面回復(fù)原貌， 可以大大節(jié)省工作量，加快施工進度。圖五 電纜從底部進入時的安裝實例3.3. 暖通設(shè)計方案為了解決變頻器通風(fēng)散熱， 一般情況下建議變頻器加裝通風(fēng)散熱風(fēng)道或加裝空調(diào)， 但在豐泰 1、 2機組風(fēng)機房內(nèi)，空間開擴，通風(fēng)情況較好，可以不用加裝空調(diào)。如果在夏天室內(nèi)溫度過高， 可以加裝通風(fēng)散熱風(fēng)道。 變頻器變壓器柜和功率單

13、元柜頂上各有 風(fēng)機，該風(fēng)機運輸過程中和變頻器柜是分開運輸?shù)模?變頻器安裝就位以后再把風(fēng)機裝上即可。 如 果要在風(fēng)機上加裝風(fēng)機罩將變頻器風(fēng)機抽出的熱風(fēng)排到室外去，對該風(fēng)機罩的設(shè)計要求如下： 要求不因風(fēng)機加裝風(fēng)機罩而使風(fēng)機通風(fēng)量減少； 變壓器柜頂風(fēng)機和功率單元柜頂風(fēng)機必須分別加裝風(fēng)罩 , 不能合二為一； 風(fēng)機罩在扣到風(fēng)機上以后，風(fēng)機罩四周與風(fēng)機四周的距離都不得小于 3 公分；如果高壓進線和控制電源進線從柜頂進入 , 則風(fēng)機罩不能將這些線覆蓋； 風(fēng)道出口應(yīng)向下傾斜（防雨） ；風(fēng)道出口應(yīng)加鐵絲網(wǎng)（防鼠） 。3.4. 變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖3.4.1. 變頻器內(nèi)部的電氣接線1、高壓輸入、輸出接

14、線參見圖六；2、低壓部分端子排出線參見圖七；用戶高壓輸入用戶控制電源系統(tǒng)接地點變壓器柜單元柜用戶電機說明變壓器連接端子用戶高壓輸入端子用戶高壓輸出端子圖六 變頻器系統(tǒng)示意圖圖七 端子排出線圖注：圖七接口數(shù)目及定義僅供相關(guān)設(shè)計參考，實際接口及接線以正式圖紙為準3.5. 變頻器進機組 DCS 信號（供參考）TB2端子號 標變頻器類型機組 DCS功能說明3-4REMOTESTARTDIDO遠方起動用戶提供干節(jié)點（常開） ，容量 端子 4 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；5-6REMOTESTOPDIDO遠方停止用戶提供干節(jié)點（常閉） ，容量 端子 6 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；

15、7-8REMOTERESETDIDO遠方復(fù)位用戶提供干節(jié)點（常開） ，容量 端子 8 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；9-10REMOTEE_STOPDIDO現(xiàn)場急停用戶提供干節(jié)點（常開） ，容量 端子 10 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；33-34AUTO/HANDDIDO遠方自 動 / 手動用戶提供干節(jié)點（常開） ，容量 端子 34 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；11-12VFDFAULTDODI變頻器故障變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；13-14VFDALARMDODI變頻器報警變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A

16、 。；15-16VFDREADYDODI變頻器就緒變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；17-18SPAREDODI備用變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；19-20VFDRUNNINGDODI變頻器運行變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；21-22VFDSTOPDODI變頻器停止變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；23-24SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；25-26SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點輸出（常開） 容量 220Vac/5A 。；44

17、-45TRIPDODI跳用戶變頻器提供干節(jié)點輸出（ 1 常開 /1 常閉）；-46INPUT MV高壓開關(guān)容量 220Vdc/5A 。TB2ELV端子號 標類型功能說明53-54-554-20mAMOTOR POWERAOAI電機輸 出 功率用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 55 為屏蔽接 地點56-57-584-20mA MOTOR VOLTAGEAOAI電機轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 58 為屏蔽接 地點59-60-614-20mA MOTOR SPEEDAOAI電機轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 61 為屏蔽接 地點62-63-644-20mASPAREAOAI備用用戶采用屏蔽

18、雙絞線， 其中端子 64 為屏蔽接 地點65-66-674-20mA ROMOTE SPEED DEMANDAIAO電機 轉(zhuǎn) 速 給定用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 67 為屏蔽接 地點68-69-70SPAREINPUTAIAO備用用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 70 為屏蔽接 地點注：接口可擴展；僅供設(shè)計用，實際接線位置以正式圖紙為準3.6. 變頻器輸入輸出接口說明以下內(nèi)容請對照圖六、圖七。3.6.1. 高壓接口高壓三相輸入 L1、L2 、 L3接用戶輸入三相交流電源 6kV，50Hz；高壓三相輸出 T1、T2 、 T3接用戶三相 6KV異步電動機；3.6.2. 低壓控制接口2 路 420

19、mA模擬量輸入信號， 1 路可用于 PLC或 DCS 轉(zhuǎn)速給定， 1路備用或用于遠端手動速度給定。4 路 4 20mA模擬量輸出信號，用于輸出電機電流和轉(zhuǎn)速等指示信號 （可編程配置） 。8 點開關(guān)量無源輸入（使用 VFD內(nèi)部電源 220VAC，用戶不需要外加電 源），用于起 /停、遠方 / 就地控制。接點功能可以編程重新定義。8 點開關(guān)量無源輸出（干接點，容量為220VAC/5A），用于狀態(tài) / 故障指示。接點功能可以編程重新定義。變 頻 器 具 有 跳 6KV 高壓干接點輸出（1 常 開 /1 常 閉 ， 容 量 為220VDC/5A），用于高壓開關(guān)柜連鎖。配置 MODBU通S 信接口和以太網(wǎng)接口。3.7. 電源要求、接地要求3.7.1. 電源要求高壓輸入電源： 6 10%KV，三相， 50 10%Hz。低壓控制電源： 380 10%V，三相， 50 10%Hz ，20A，2 路；3.7.2. 接地要求變頻器的總接地點應(yīng)與接地網(wǎng)可靠相接，接地線徑至少為 #1AWG （42.4 mm2）， 接地電阻小于 4 歐姆。輸入輸出電纜的屏蔽層（或鎧裝層）接變頻器的總接地點。3.8.變頻控制方案#2 爐 A、 B 引風(fēng)機電機全變頻運行方式為：兩臺高壓變頻器帶兩臺 引風(fēng)機運行，全變頻運行方式下兩臺引風(fēng)機擋板