高壓變頻器在化工廠主風機上的應用

1、高壓變頻器在化工廠主風機上的應用摘要:本文介紹了國產高壓變頻器在某化工廠主風機上的應用情況。應用結果表明,采用國產高壓變頻器對化工廠主風機進行節(jié)能改造,節(jié)能效果非常明顯,并提高了設備和系統的安全可靠性,改善了電機和風機的使用壽命。關鍵詞:高壓變頻風機節(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6300kW/10kV主風機,電機啟動方式采用水電阻啟動。工藝要求的風量根據進料量進行調節(jié),沒有全負荷生產,若生產量大

3、,進風口擋板開大。根據產量高低,風門開度僅控制在3035%左右。由于采用進風門擋板調節(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,加上能源供應緊張和能源價格不斷攀升,企業(yè)采用新技術實現節(jié)能降耗、降低生產成本、提高市場競爭力,已是大勢所趨。因此,化工廠對給主風機進行了改造,改用變頻器對風機進行調速。2、主風機變頻改造方案2.1 變頻器選型一般情況下,變頻器容量應不小于電動機容量,這樣能滿足電機在額定出力內進行不同轉速的調節(jié)。但在現實生產工作中,根據實際運行工況來選擇合適的變頻器容量,既能滿足生產需要,又能節(jié)省變頻器投資及減少配套設施

4、。主風機電機為10kV/6300kW電機,設計時存在一定裕量。為了滿足50Hz時滿負荷運行要求,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速調節(jié)的要求。2.2 系統方案對熱電廠給水泵變頻的改造遵循了“最小改動,最大可靠性,最優(yōu)經濟性”原則,考慮到變頻器退出運行后,為了不影響生產,確保系統正常工作,配置工頻旁路,當變頻器出現故障時,將電機投切到工頻下運行。(系統主回路電氣原理圖如圖1所示。 母線圖1 高壓變頻調速裝置主回路(一拖一方案變頻器一次回路由2個高壓真空斷路器QF1QF2和原有設備組成。10kV電源經高壓斷路器QF1到高壓變頻裝置,變頻裝置輸出經真空斷路器QF2送至

5、電動機,電動機變頻運行;10kV電源還可經原有水電阻啟動裝置直接起動電動機,電動機工頻運行。QF2與原有水電阻啟動裝置電氣閉鎖,旁路柜系統滿足“五防”聯鎖要求。高壓開關QF11、原有水電阻啟動裝置與電動機為原有設備。3、高壓變頻器的組成和原理高壓變頻器是具有自主知識產權,無電網污染的調速系統,采用的結構為多單元串聯,輸出為多電平移相式PWM方式。特別適合于風機、泵類工業(yè)應用現場,已經被廣大工業(yè)用戶接受和充分認可。本項目為10kV系列,變頻器主電路結構見圖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輸入側移相變壓器輸入側由移相變壓器給每個單元供電,每個功率單元都承受電機電流、1/10的相電壓、1/30的輸出功率。30個單元在變壓器上都有自己獨立的三相輸入繞組。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,目的是實現多重化,降低輸入電流的諧波成分。本機中移相變壓器的副邊繞組分為三組,構成60脈沖整流方式;這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形,使其負載下的網側功率因數接近1,輸入電

7、流諧波成分低。實測輸入電流總諧波成分小于3%,低于國家標準。3.3輸出側結構 圖5 10個單元輸出波形疊加圖輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電,通過對每個單元的PWM波形進行重組,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,電機不需要降額使用,可直接用于舊設備的改造;同時,電機的諧波損耗大大減少,消除了由此引起的機械振動,減小了軸承和葉片的機械應力。4、節(jié)能分析電動機相關數據:PN =6300kW,UN=10kV,IN=416.4A,cos=0.85,=0.95且電機運行情況

8、為每天在150A運行10小時,200A運行10小時,300A運行4小時。電機運行在150A時節(jié)約電能為:未改造前,系統輸入功率為:P 1=3UNI cos=3×10×150×0.85=2208.3(kW當實際運行電流I=150A時,由于負載率= P/PN =3UNI cos/PN則我們可以通過運算得到風機的負載率=1.732×10×150×0.85×0.95/6300=0.333=33.3%。根據經驗,風機在額定轉速下利用風門開度調節(jié)風量時,33.3%的負載時風機的風量約為33%左右。進行變頻調速改造后,風機的實際轉速為n=

9、33%n風機消耗功率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風機進行變頻改造后,功率節(jié)約為:P 1-P2=2208.3-271.68=1936.62(kW,即每小時可節(jié)電1936.62度;同樣可得電機在200A及300A運行時每小時節(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度若按全年統計,節(jié)能效果非常顯著。同時,主風機的無功耗能亦大幅降低,這里不再一一計算。并且變頻運行后擋板全開,電機基本保持在高效點,運行效率也大大提高。5、結論對某化工廠主風機實施了變頻改造后,節(jié)約了大量的電能,改善了工藝過程,電機實現了軟啟動,延長