內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1、內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案目 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(yùn)行方案 12.2.1.變頻器正常工況 12.2.2.變頻器異常工況 22.2.3.變頻器基本性能簡介 22.2.4.變頻器控制接口(可按用戶要求擴(kuò)展) 32.2.5.變頻器結(jié)構(gòu) 42.2.6.變頻器的保護(hù) 43.施工方案 43.1.變頻器的安放 43.2.變頻器進(jìn)線方式 93.3.暖通設(shè)計(jì)方案 93.4.變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖 103.4.1.變頻器內(nèi)部的電氣接線 103.5.變頻器進(jìn)機(jī)組 DCS 信號（供參考） 133.6.變頻器輸入輸出接口說明 143.6.1.

2、高壓接口 143.6.2.低壓控制接口 143.7.電源要求、接地要求 153.7.1.電源要求 153.7.2.接地要求 153.8.變頻控制方案 153.9.施工方案計(jì)劃 163.10.施工材料表 161. 概述利用變頻器驅(qū)動異步電機(jī)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(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行，是變頻器應(yīng)用的最重要的一個(gè)領(lǐng)域，尤其是風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械運(yùn)行的節(jié)能效果最為明顯。由于變頻器可以方便的實(shí)現(xiàn)軟起動，因而可以有效地減少電動機(jī)啟停時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，改善電源容量裕度。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(jī)電機(jī)變頻裝置，北京天福力高科技中心根據(jù)招標(biāo)書要求提供西門子羅賓康品

3、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(gè)低壓 PWM 變頻功率單元串聯(lián)的方式實(shí)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(jī)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(jī)，包括國產(chǎn)電機(jī)。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 斷開，電機(jī)變頻運(yùn)行；K2 斷開， K3 閉合，電機(jī)工頻運(yùn)行。2.2. 變頻器運(yùn)行方案2.2.1. 變頻器正常工況此時(shí)，變頻器滿足運(yùn)行條件，可以變頻運(yùn)行電機(jī)，操

4、作如下：Ø斷開旁路柜的旁路刀閘 K3；Ø閉合變頻器進(jìn)線刀閘 K1 與出線刀閘 K2；Ø閉合 6KV 高壓開關(guān)；Ø啟動變頻器，此時(shí)變頻器輸出 050Hz、06000V可調(diào)的電壓，實(shí)現(xiàn)變頻驅(qū)動電機(jī)以達(dá)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(shí)，變頻器不滿足運(yùn)行條件，為確保系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，應(yīng)工頻運(yùn)行電機(jī)。操作如下：Ø斷開變頻器進(jìn)線刀閘 K1 與出線刀閘 K3（使變頻器退出系統(tǒng)）；Ø閉合旁路柜的旁路刀閘 K2；Ø閉合 6KV 高壓開關(guān)；Ø此時(shí) 6KV 電網(wǎng)直接驅(qū)動電機(jī)，電機(jī)工頻運(yùn)行。2.2.3. 變頻

5、器基本性能簡介Ø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；Ø 系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，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(jìn)行整 體測試。；Ø 36 脈沖整流輸入符合并優(yōu)于 IEEE5191992 及GB/T1451993 標(biāo)準(zhǔn)對電壓失真和電流失真最嚴(yán)格的要求；Ø 在 20100%的負(fù)載變化情況內(nèi)達(dá)到或超過 0.95 的功率因數(shù)(無需功率因數(shù)補(bǔ)償裝置)Ø

6、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(jī)沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機(jī)，電機(jī)不必降額使用。具有軟起動功能，沒有電機(jī)啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌，可確保電機(jī)安全、長期運(yùn)行；Ø 變頻裝置輸出波形不會引起電機(jī)的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于 0.1%?？杀苊怙L(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點(diǎn)頻率跳躍功能；Ø 變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機(jī)不會受到共模電壓和 dv/dt 的影響；Ø 變頻器可在輸出不帶電機(jī)的情況下進(jìn)行空載調(diào)試，也可在沒有 6KV 高壓情況下用低壓電進(jìn)行空載調(diào)試；Ø 控制采用無速度傳感器矢量控制，起動轉(zhuǎn)矩可達(dá) 150%；Ø 變頻器

7、對電網(wǎng)電壓波動有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，電壓下降 45%仍可降額運(yùn)行；Ø變頻器效率為 98.5%；Ø控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機(jī)控制，有自診斷功能；Ø電機(jī)參數(shù)自動檢測、控制系統(tǒng)參數(shù)自動優(yōu)化；Ø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；Ø帶中心點(diǎn)漂移的功率單元旁路技術(shù)（選件），當(dāng)一個(gè)單元出現(xiàn)故障時(shí)，仍能保證正常輸出能力，不會影響系統(tǒng)運(yùn)行；Ø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(jì)用電量、輸出電壓、電流、功率、頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速等；Ø頻率精度：±0.5

8、%(所有因素下)；Ø過載能力為 120%，1min，滿足泵類和風(fēng)機(jī)類負(fù)荷要求；Ø調(diào)速范圍：0-100%連續(xù)可調(diào)；Ø加/減速時(shí)間 0.1-3600 秒 (根據(jù)負(fù)載情況可設(shè)定)；Ø輸出頻率 0-120HZ(根據(jù)電機(jī)情況可設(shè)定)；Ø環(huán)境溫度為-15+40°C，95%相對濕度，海拔 1000 米以下；Ø變頻器抗地震能力為 7 級，振動 0.5G；Ø臨界速度可跳過(共 3 組，可任意設(shè)定)；Ø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(kuò)展)Ø2

9、路 420mA 或 010V 模擬量輸入 ；Ø4 路 420mA 模擬量輸出或 010V 用以輸出電機(jī)電壓，電流和頻率等指示信號(可程序修改)；Ø5 點(diǎn)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；Ø7 點(diǎn)開關(guān)量無源輸出：變頻器就緒，運(yùn)行，故障等 (容量 220VAC/5A)；Ø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)Ø變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計(jì)，可以從機(jī)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

10、工具，更換一個(gè)單元的時(shí)間一般小于 10 分鐘；Ø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；Ø輸入側(cè)的隔離變壓器能保護(hù)電機(jī)不受共模電壓的影響；Ø整個(gè)變頻系統(tǒng)采用空冷；Ø變頻系統(tǒng)正面開門，可靠墻布置；2.2.6. 變頻器的保護(hù)Ø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(jī)過載，輸出接地，輸出短路等保護(hù)功能；Ø變頻裝置有隔離變壓器的各種保護(hù)；Ø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(jī)房內(nèi)空間開擴(kuò)，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(jī)電機(jī)的檢修

11、空間的情況下，將變頻器安放在風(fēng)機(jī)房內(nèi)的風(fēng)機(jī)旁邊為最佳方案，無需單獨(dú)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 100×48×5.3 規(guī)格（腰高 100mm，寬 48mm，厚 5.3mm）的槽鋼焊接成一個(gè)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(diǎn)，基礎(chǔ)型鋼應(yīng)可靠接地，柜體應(yīng)安裝或點(diǎn)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。圖二變頻器在風(fēng)機(jī)房內(nèi)的安放位置示意圖Ø 變頻器結(jié)構(gòu)參數(shù)：1）、1800KW 變頻器柜體尺寸

12、為 4877×1219×2915（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 變頻器外形圖圖四 1800KW 變頻器基礎(chǔ)示意圖3.2. 變頻器進(jìn)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(jìn)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(shí)例。也可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，在變頻器柜底部預(yù)埋電纜保護(hù)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(jìn)度。圖五 電纜從底部進(jìn)入時(shí)的安裝實(shí)例3.3.暖

13、通設(shè)計(jì)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(jī)組風(fēng)機(jī)房內(nèi)，空間開擴(kuò)，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元柜頂上各有風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)運(yùn)輸過程中和變頻器柜是分開運(yùn)輸?shù)?，變頻器安裝就位以后再把風(fēng)機(jī)裝上即可。如果要在風(fēng)機(jī)上加裝風(fēng)機(jī)罩將變頻器風(fēng)機(jī)抽出的熱風(fēng)排到室外去，對該風(fēng)機(jī)罩的設(shè)計(jì)要求如下：Ø 要求不因風(fēng)機(jī)加裝風(fēng)機(jī)罩而使風(fēng)機(jī)通風(fēng)量減少；Ø變壓器柜頂風(fēng)機(jī)和功率單元柜頂風(fēng)機(jī)必須分別加裝風(fēng)罩,不能合二為一；Ø風(fēng)機(jī)罩在扣到風(fēng)機(jī)上以后，風(fēng)機(jī)罩四周與風(fēng)機(jī)四周的距離都不得

14、小于 3 公分；Ø如果高壓進(jìn)線和控制電源進(jìn)線從柜頂進(jìn)入,則風(fēng)機(jī)罩不能將這些線覆蓋；Ø風(fēng)道出口應(yīng)向下傾斜（防雨）；Ø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(jì)參考，實(shí)際接口及接線以正式圖紙為準(zhǔn)。3.5. 變頻器進(jìn)機(jī)組 DCS 信號（供參考）TB2 端子標(biāo)號變頻器類型機(jī)組 DCS功能說明3-4

15、REMOTESTARTDIDO遠(yuǎn)方起動用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量 24Vdc/1A；端子 4 為變頻器提供的電源線。5-6REMOTESTOPDIDO遠(yuǎn)方停止用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常閉），容量 24Vdc/1A；端子 6 為變頻器提供的電源線。7-8REMOTERESETDIDO遠(yuǎn)方復(fù)位用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量 24Vdc/1A；端子 8 為變頻器提供的電源線。9-10REMOTEE_STOPDIDO現(xiàn)場急停用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量 24Vdc/1A；端子 10 為變頻器提供的電源線。33-34AUTO/HANDDIDO遠(yuǎn) 方 自動/手動用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量 24Vdc/1A；端子

16、 34 為變頻器提供的電源線。11-12VFDFAULTDODI變頻器故障變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。13-14VFDALARMDODI變頻器報(bào)警變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。15-16VFDREADYDODI變頻器就緒變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。17-18SPAREDODI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。19-20VFDRUNNINGDODI變頻器運(yùn)行變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。21-22VFDSTOPDODI變頻器停止變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量

17、220Vac/5A。23-24SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。25-26SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。44-45TRIPDODI跳 用 戶變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（1 常開/1 常閉）；-46INPUT MV高 壓 開關(guān)容量 220Vdc/5A。TB2ELV 端子標(biāo)號類型功能說明53-54-554-20mA MOTORPOWERAOAI電機(jī)輸出功 率用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 55 為屏蔽接地點(diǎn)56-57-584-20mA MOTORVOLTAGEAOAI電機(jī)轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 58 為屏

18、蔽接地點(diǎn)59-60-614-20mA MOTORSPEEDAOAI電機(jī)轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 61 為屏蔽接地點(diǎn)62-63-644-20mASPAREAOAI備用用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子 64 為屏蔽接地點(diǎn)65-66-674-20mA ROMOTE SPEEDDEMANDAIAO電機(jī)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(diǎn)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(diǎn)注：接口可擴(kuò)展；僅供設(shè)計(jì)用，實(shí)際接線位置以正式圖紙為準(zhǔn)。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Ø高

19、壓三相輸入 L1、L2 、L3接用戶輸入三相交流電源 6kV，50Hz；Ø高壓三相輸出 T1、T2 、T3接用戶三相 6KV 異步電動機(jī)；3.6.2. 低壓控制接口Ø2 路 420mA 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(yuǎn)端手動速度給定。Ø4 路 420mA 模擬量輸出信號，用于輸出電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速等指示信號（可編程配置）。Ø8 點(diǎn)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(yuǎn)方/就地控制。接點(diǎn)功能可以編程重新定義。Ø8 點(diǎn)開關(guān)量無源輸出（干接點(diǎn)，容量為 220

20、VAC/5A），用于狀態(tài)/故障指示。接點(diǎn)功能可以編程重新定義。Ø變頻器具有跳 6KV 高壓干接點(diǎn)輸出（1 常開/1 常閉，容量為 220VDC/5A），用于高壓開關(guān)柜連鎖。Ø配置 MODBUS 通信接口和以太網(wǎng)接口。3.7. 電源要求、接地要求3.7.1. 電源要求Ø高壓輸入電源：6 ± 10%KV，三相，50 ± 10%Hz。Ø低壓控制電源：380 ± 10%V，三相，50 ± 10%Hz ，20A，2 路；3.7.2. 接地要求Ø變頻器的總接地點(diǎn)應(yīng)與接地網(wǎng)可靠相接，接地線徑至少為#1AWG（42.4 mm 2 ）， 接地電阻小于 4 歐姆。Ø輸入輸出電纜的屏蔽層（或鎧裝層）接變頻器的總接地點(diǎn)。3.8. 變頻控制方案#2 爐 A、B 引風(fēng)機(jī)電機(jī)全變頻運(yùn)行方式為：兩臺高壓變頻器帶兩臺引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，全變頻運(yùn)行方式下兩臺引風(fēng)機(jī)擋板全開，每臺引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速分別由 DC