國產(chǎn)高壓變頻器在除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

1、梁麗萍童明勝123（1濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司，山東濟(jì)南250101；2山東省冶金科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250014）變頻系統(tǒng)采用多個(gè)功率單元串聯(lián)的形式，通過“功率裂變”與高壓“再生”技術(shù)，直接帶動(dòng)高壓電機(jī)，輸出諧波小；采用“STT”技術(shù)，旋轉(zhuǎn)負(fù)載可直接啟動(dòng)；采用高壓輸出突發(fā)短路“SCP”防護(hù)技術(shù)，可有效保護(hù)電機(jī)和變頻系統(tǒng)的安全。改造后運(yùn)行情況表明，平均節(jié)能率達(dá)55%，年節(jié)約電費(fèi)208萬元。1刖言除塵風(fēng)機(jī)工藝要求濟(jì)鋼第三煉鋼廠LF精煉爐除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)，原設(shè)計(jì)采用電機(jī)直接啟動(dòng)且直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)行方式。受生產(chǎn)能力的制約，只有約25%的鋼水需LF處理，由于頻繁啟動(dòng)、停車，造成了多次電機(jī)鼠籠條受啟動(dòng)沖擊斷裂

2、的故障。為此，進(jìn)行了初步改造，增加了1臺(tái)降壓啟動(dòng)裝置，以減輕啟動(dòng)過程的沖擊損害，同時(shí)盡可能減少停機(jī)次數(shù)精煉間隔時(shí)間短則不停機(jī)）。這雖然保證了生產(chǎn)需要，但卻浪費(fèi)了大量電能，盡管采取在不進(jìn)行LF處理時(shí)關(guān)閉風(fēng)門：約減少20%的流量）的措施，每月實(shí)際耗電量仍大于40萬kW*h.為了進(jìn)一步節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本，決定采用國產(chǎn)高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)。電機(jī)和風(fēng)機(jī)參數(shù)22F；風(fēng)量定電流87.1A；額定轉(zhuǎn)速995r/min；絕緣等級F；防護(hù)等級IP54；共1臺(tái)；冷卻方式為上裝水內(nèi)循環(huán)風(fēng)自冷式冷卻器。調(diào)速要求濟(jì)鋼第三煉鋼廠LF精煉爐除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式為：風(fēng)量100%時(shí)間占年運(yùn)行時(shí)間的30%，風(fēng)量80%時(shí)間占年運(yùn)行時(shí)

3、間的70%.根據(jù)LF爐每個(gè)處理周期38min內(nèi)風(fēng)量需求段的不同，并考慮到不連續(xù)處理的間斷時(shí)間，認(rèn)為可按照額定轉(zhuǎn)速的100%、75%、50%、25%4種模式運(yùn)行，各檔速度運(yùn)行時(shí)間比例分運(yùn)行故障率；掌握設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，規(guī)范干熄焦設(shè)備的檢修，進(jìn)一步縮短檢修和年修時(shí)間，延長定修周期。干熄焦裝置建設(shè)時(shí)間長，投資大，其工藝組成核心部分是干熄爐。因此干熄爐壽命必將越來越被人們所重視。加強(qiáng)對干熄爐爐內(nèi)布料、內(nèi)襯耐火材料結(jié)構(gòu)和成分、爐內(nèi)氣料行為、工藝技術(shù)指標(biāo)操作等的研究和管理，推進(jìn)干熄爐技術(shù)的發(fā)展，提高干熄爐的使用壽命。別為25%、35%、15%、25%，且各檔速度可根據(jù)需要重新設(shè)定。變頻器在由任一低檔位向高一檔

4、位提速時(shí)，響應(yīng)時(shí)間小于30s.對變頻器降速時(shí)間不作具體要求，但在減速過程中如果需要提速，變頻器應(yīng)能滿足提速要求。高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)變頻器技術(shù)參數(shù)高結(jié)構(gòu)；額定電壓10kV；額定容量1頻率4555Hz；輸入電壓波動(dòng)范圍65%115%；輸入功率因數(shù) 0.96（20%負(fù)載）；額定負(fù)載下效率（含整流變壓器） 96%；輸出頻率范圍1120Hz；輸出頻率分辨率0.01Hz；過載能力1min130%，180%立即保護(hù)；加減速時(shí)間0.13 000s；運(yùn)行環(huán)境溫度-545*C；貯存/運(yùn)輸溫度-4070C；冷卻方式為上裝水內(nèi)循環(huán)風(fēng)自冷式冷卻器；環(huán)境濕度1000m降額運(yùn)行；防護(hù)等級IP20.高壓變頻器調(diào)速原理ZINV

5、ERT系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)通過“功率裂變”與高壓“再生”技術(shù)“電池組”技術(shù)），直接帶動(dòng)高壓電機(jī)，具有對電網(wǎng)污染小、輸出諧波小的特性，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。3.2.1系統(tǒng)原理ZINVERT系列智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多個(gè)功率單元串聯(lián)的形式。電壓疊加原理類同于“電池組疊加”技術(shù)。對于10kV系統(tǒng)，每相9單元串聯(lián)，每個(gè)功率單元輸出交流有效值V.為642V，相電壓為5774V，線電壓為10000V見）。整流橋、濾波電容器、IGBT逆變橋構(gòu)成，同時(shí)還包括由功率器件驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、信號采集、光纖通訊等功能組成的控制電路，如所示。通過控制IGBT的工作狀態(tài)，輸出PWM電壓波形，如所示。每個(gè)功率單元在

6、結(jié)構(gòu)及電氣性能上完全一致，可以互換。高壓變頻器技術(shù)特點(diǎn)ZINVERT高壓變頻器將多個(gè)功率單元的輸出電壓串聯(lián)疊加直接形成高壓輸出（如所示），此方法類似于干電池疊加，通過若干個(gè)功率單元的疊加可產(chǎn)生所需要的相電壓數(shù)值。每個(gè)功率單元輸出1/n的額定電壓、1/3n的額定功率，單元的功率模塊只承受1/n的額定相電壓。因此可選擇低壓功率模塊，單元電勢差由變壓器線圈來承受。該變頻器通過“功率裂變”與高壓“再生”技術(shù)，直接帶動(dòng)高壓電機(jī)，因此輸出諧波小、對電網(wǎng)污染小。每個(gè)功率單元輸出三電平，通過移相疊加輸出電壓近似正弦波，不存在諧波引起的電動(dòng)機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，不必加裝輸出濾波器就可以用于普通異步電動(dòng)機(jī)，并且電

7、壓的跳變僅為單個(gè)功率單元直流電壓值，dV/dt小，對電機(jī)無傷害，可直接適應(yīng)于普通異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造。利用*STT*技術(shù)，旋轉(zhuǎn)負(fù)載直接啟動(dòng)。以往高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)只能在電機(jī)靜態(tài)下啟動(dòng)，ZINVERT型高壓變頻器采用了*STT*算法技術(shù)，可確保電機(jī)在調(diào)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速下，無需停車，直接無沖擊啟動(dòng)智能高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。因此，可以實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)即時(shí)的啟動(dòng)和停止控制。高壓輸出突發(fā)短路*SCP*防護(hù)技術(shù)。高壓電動(dòng)機(jī)在長時(shí)間的運(yùn)行過程中，電纜頭或電機(jī)內(nèi)部兩相短路的情況時(shí)有發(fā)生，由于IGBT管安全工作區(qū)的限制，幾毫秒內(nèi)只允許幾倍于額定電流的電流流過。因此巨大的相間短路電流極有可能瞬間損壞輸出主回路IGBT逆變

8、管。為此，ZINVERT設(shè)置了三重短路保護(hù)功能，可有效保護(hù)電機(jī)及高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的安全。允許掉電時(shí)間可達(dá)30s.由于電網(wǎng)容量或其他因素的影響，輸入電壓的瞬時(shí)跌落或瞬時(shí)停電時(shí)有發(fā)生，但經(jīng)過一段時(shí)間后電壓往往能自行恢復(fù)。一般的高壓變頻器在輸入電壓跌落超過一定時(shí)間或是輸入掉電后，變頻器便會(huì)保護(hù)停機(jī)，或者是最多支撐運(yùn)行幾秒鐘后停機(jī)。ZINVERT高壓變頻器充分考慮了此種因素的影響，在輸入跌落或掉電后，只要是在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)電壓恢復(fù)正常（最長可設(shè)定至30s），ZINVERT能自行無沖擊啟動(dòng)，將電機(jī)拖動(dòng)至運(yùn)行前的狀態(tài)，不會(huì)終止后續(xù)生產(chǎn)。多回路供電技術(shù)，高可靠性EMC設(shè)計(jì)，超級看門狗技術(shù)保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。Z

9、INVERT變頻器控制系統(tǒng)可靠性高，控制電源具備外部提供輔助控制電源、內(nèi)部高壓自產(chǎn)控制電源、內(nèi)置UPS電源等3路供電回路，各回路之間無擾切換。高壓帶電后，即使無任何外部輸入電源，成套系統(tǒng)均可正常工作，進(jìn)一步提高了可靠性。采用光纖通信、光電隔離、電磁隔離、濾波模塊、軟硬件看門狗、柜體導(dǎo)電密封等EMC措施，大大提高系統(tǒng)的抗干擾性能，“超級看門狗”實(shí)現(xiàn)控制電源2s內(nèi)的完全失電、控制系統(tǒng)復(fù)位后仍可恢復(fù)至正常設(shè)定運(yùn)行狀態(tài)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。該變頻器具有加、減速自適應(yīng)模糊控制技術(shù)，保證在不正確的加、減速設(shè)定時(shí)間或負(fù)荷變化調(diào)速時(shí)，裝置不會(huì)出現(xiàn)加速過流保護(hù)停機(jī)、減速過壓保護(hù)停機(jī)的現(xiàn)象，有效地解決了

10、加、減速時(shí)間的自適應(yīng)控制。另外，具有此控制功能的高壓變頻器，對于緊急事故處理等需要快速調(diào)整頻率的風(fēng)機(jī)、泵類控制具有實(shí)際意義。運(yùn)行效果ZINVERT-A9H1500/10Y高壓變頻器現(xiàn)場運(yùn)行情況表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。自該變頻器正式投運(yùn)以來，連續(xù)無故障運(yùn)行，只需定期對變頻器進(jìn)行除塵處理，不用停機(jī)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性?？筛鶕?jù)生產(chǎn)工藝實(shí)際需求，通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到除塵和節(jié)能的目的。減少了維護(hù)費(fèi)用。由于電機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停止，所以對電機(jī)、風(fēng)機(jī)、擋板等各種設(shè)備以及電網(wǎng)的啟動(dòng)沖擊大大減少，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了維護(hù)成本。具有過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護(hù)等多項(xiàng)保護(hù)功能，

11、更好地保護(hù)了電機(jī)。節(jié)能效果顯著，降低了除塵電耗。經(jīng)過計(jì)算，濟(jì)鋼第三煉鋼廠LF精煉爐除塵風(fēng)機(jī)應(yīng)用該變頻器后，平均節(jié)能率達(dá)55%，每年節(jié)約電費(fèi)208萬元。濟(jì)鋼高強(qiáng)度鋼板摘得第2個(gè)中國名牌稱號濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司實(shí)施精品戰(zhàn)略日前又結(jié)碩果，高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)用中厚鋼板以市場占有率穩(wěn)居國內(nèi)第一的不爭實(shí)力，摘得“中國名牌”桂冠。至此，濟(jì)鋼己擁有2項(xiàng)中國名牌，8項(xiàng)山東省名牌。近年來，濟(jì)鋼以“高強(qiáng)、耐磨、耐腐蝕”為特色，以躋身鋼鐵企業(yè)第一梯隊(duì)為目標(biāo)，大力調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升高端產(chǎn)品市場占有率。2007年上半年，高技術(shù)含量、高附加值的品種板比例達(dá)到86.13%，高等級專用板比例達(dá)到68.67%，其中高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)用

12、鋼板、鍋爐壓力容器用鋼板、造船用鋼板處于全國領(lǐng)先地位，產(chǎn)量和市場占有率在國內(nèi)冶金行業(yè)遙遙領(lǐng)先，鍋爐及壓力容器用鋼板2006年獲得中名牌產(chǎn)品稱號。2007年獲得“中國名牌”的高強(qiáng)度建筑結(jié)構(gòu)用中厚鋼板主要應(yīng)用于工程機(jī)械制造及重點(diǎn)工程建筑結(jié)構(gòu)。濟(jì)鋼開發(fā)生產(chǎn)的7080kg級高強(qiáng)度鋼板替代進(jìn)口同類產(chǎn)品，形成了具有濟(jì)鋼自主知識產(chǎn)權(quán)的特色產(chǎn)品系列和專有生產(chǎn)工藝技術(shù)。100kg級高強(qiáng)度鋼板的焊接技術(shù)也取得重大突破，即將進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。濟(jì)鋼牌高強(qiáng)度中厚鋼板覆蓋了全國的工程機(jī)械建筑用鋼領(lǐng)域的知名企業(yè)，與鄭州煤機(jī)、大連重礦、申鐵寶橋、北方重工等龍頭企業(yè)建立了直供戰(zhàn)略合作關(guān)系，占居了全國煤礦機(jī)械行業(yè)40%的市場份額。在“鳥巢”和頭黃河大橋上海環(huán)球金融中心、北京國貿(mào)三期、西昌衛(wèi)星發(fā)射中心等一系列重點(diǎn)工程中，濟(jì)鋼牌高強(qiáng)度鋼板以其優(yōu)良的性能和過硬的質(zhì)量大放異彩，受到用戶青睞。（周傳勇）大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè)?，F(xiàn)為濟(jì)