XX發(fā)電引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造項目設(shè)計方案

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 1 變頻器正常工況 12.2.2. 變頻器異常工況 2 變頻器根本性能簡介 2 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) 4 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)計方案 93.4. 變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖 10 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 14 高壓接口 14 低壓控制接口 143.7. 電源要求、接地要求 15 電源要求 15 接地要求 153.8. 變頻控制方案 153.9. 施工方案方案 163.10. 施工材料表 16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，利用變頻器實現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行，是變頻器應(yīng)用的最重要的一個領(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現(xiàn)軟起動，因而可以有效地減少電動機(jī)啟停時對電網(wǎng)的沖擊，改善電源容量裕度。系統(tǒng)改造方案對于內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電引風(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牌完美無諧波系列〔Perfect_Harmony〕高壓變頻器。該系列變頻采用假設(shè)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(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)。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。變頻器運(yùn)行方案變頻器正常工況此時，變頻器滿足運(yùn)行條件，可以變頻運(yùn)行電機(jī)，操作如下：斷開旁路柜的旁路刀閘K3；閉合變頻器進(jìn)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0～50Hz、0～6000V可調(diào)的電壓，實現(xiàn)變頻驅(qū)動電機(jī)以到達(dá)調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。圖一主回路方案圖變頻器異常工況此時，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：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)〕；閉合旁路柜的旁路刀閘K2；閉合6KV高壓開關(guān)；此時6KV電網(wǎng)直接驅(qū)動電機(jī)，電機(jī)工頻運(yùn)行。變頻器根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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)對電壓失真和電流失真最嚴(yán)格的要求；在20～100%的負(fù)載變化情況內(nèi)到達(dá)或超過0.95的功率因數(shù)〔無需功率因數(shù)補(bǔ)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(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)平安、長期運(yùn)行；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%?？煞乐癸L(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點(diǎn)頻率跳躍功能；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；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；控制采用無速度傳感器矢量控制，起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)150%；變頻器對電網(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；變頻器效率為98.5%；控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機(jī)控制，有自診斷功能；電機(jī)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，平安性好；帶中心點(diǎn)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(yùn)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(jī)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(jī)類負(fù)荷要求；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(fù)載情況可設(shè)定〕；輸出頻率0-120HZ〔根據(jù)電機(jī)情況可設(shè)定〕；環(huán)境溫度為-15～+40C，95%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；變頻器控制接口〔可按用戶要求擴(kuò)展〕2路4～20mA或0～10V模擬量輸入；4路4～20mA模擬量輸出或0～10V用以輸出電機(jī)電壓，電流和頻率等指示信號〔可程序修改〕；5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；7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〕；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；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(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(hù)電機(jī)不受共模電壓的影響；整個變頻系統(tǒng)采用空冷；變頻系統(tǒng)正面開門，可靠墻布置；變頻器的保護(hù)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；變頻裝置有隔離變壓器的各種保護(hù)；變頻器帶轉(zhuǎn)速跟蹤再起動功能；施工方案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，在不阻礙風(fēng)機(jī)電機(jī)的檢修空間的情況下，將變頻器安放在風(fēng)機(jī)房內(nèi)的風(fēng)機(jī)旁邊為最正確方案，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)先做好的根底上，根底應(yīng)預(yù)留電纜溝〔參見圖三〕或預(yù)埋電纜管，柜體根底應(yīng)平整，根底結(jié)構(gòu)可以選用100×48×5.3規(guī)格〔腰高100mm，寬48mm，厚5.3mm〕的槽鋼焊接成一個整體〔柜體根底結(jié)構(gòu)見圖四〕，將根底型鋼預(yù)埋在根底里，其頂部平面可與地坪面相平或稍高一點(diǎn)，根底型鋼應(yīng)可靠接地，柜體應(yīng)安裝或點(diǎn)焊接在根底型鋼上，保證根底鋼和變頻器柜體可靠連接。圖二變頻器在風(fēng)機(jī)房內(nèi)的安放位置示意圖變頻器結(jié)構(gòu)參數(shù)：1〕、1800KW變頻器柜體尺寸為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變頻器根底示意圖

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，那么應(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(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)入時的安裝實例暖通設(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(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)計要求如下：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；變壓器柜迎風(fēng)機(jī)和功率單元柜迎風(fēng)機(jī)必須分別加裝風(fēng)罩,不能合二為一；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)四周的距離都不得小于3公分；如果高壓進(jìn)線和控制電源進(jìn)線從柜頂進(jìn)入,那么風(fēng)機(jī)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〕。變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖變頻器內(nèi)部的電氣接線1、高壓輸入、輸出接線參見圖六；2、低壓局部端子排出線參見圖七；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(zhǔn)。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3-4REMOTESTARTDIDO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。44-45-46TRIPINPUTMVDODI跳用戶高壓開關(guān)變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出〔1常開/1常閉〕；容量220Vdc/5A。TB2ELV端子標(biāo)號類型功能說明53-54-554-20mAMOTORPOWERAOAI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)56-57-584-20mAMOTORVOLTAGEAOAI電機(jī)轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線，其中端子58為屏蔽接地點(diǎn)59-60-614-20mAMOTORSPEEDAOAI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)65-66-674-20mAROMOTESPEEDDEMANDAIAO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)計用，實際接線位置以正式圖紙為準(zhǔn)。變頻器輸入輸出接口說明以下內(nèi)容請對照圖六、圖七。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(jī)；低壓控制接口2路4～20mA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。4路4～20mA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〕。8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。8點(diǎn)開關(guān)量無源輸出〔干接點(diǎn)，容量為220VAC/5A〕，用于狀態(tài)/故障指示。接點(diǎn)功能可以編程重新定義。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。配置MODBUS通信接口和以太網(wǎng)接口。電源要求、接地要求電源要求高壓輸入電源：610%KV，三相，5010%Hz。低壓控制電源：38010%V，三相，5010%Hz，20A，2路；接地要求變頻器的總接地點(diǎn)應(yīng)與接地網(wǎng)可靠相接，接地線徑至少為#1AWG〔42.4〕，接地電阻小于4