高壓變頻器在混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
當(dāng)混鐵爐進(jìn)鐵或出鐵時(shí),高溫的鐵水會(huì)同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的煙氣。一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的工人不利,另一方面也對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染。混鐵爐多種進(jìn)出鐵工況條件下風(fēng)量隨時(shí)變化 ,因此該除塵風(fēng)機(jī)需要多種速度來(lái)適應(yīng)。在以前的運(yùn)行過(guò)程中,由于一方面液力耦合器不能適應(yīng)頻繁的調(diào)速,另一方面原 設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)信號(hào)與風(fēng)機(jī)調(diào)速控制分屬兩個(gè)控制系統(tǒng),兩者之間沒(méi)有信號(hào)聯(lián)系。因此原有除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式基本為恒速運(yùn)行,其運(yùn)行轉(zhuǎn)速保持在約680rpm 左右,運(yùn)行電流約在150A,僅通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)及爐蓋開(kāi)啟來(lái)達(dá)到除塵效果,同時(shí)為防止閥門(mén)全部關(guān)閉造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大,其中一臺(tái)大包倒小包閥門(mén)始終打開(kāi),大量風(fēng)量直接排空,導(dǎo)致大量有功功率浪費(fèi)。此外液力耦合器低速運(yùn)行時(shí)效率低下,為了提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,節(jié)能降耗,必須對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)速控制進(jìn)行改進(jìn)。
近幾年隨著國(guó)內(nèi)高壓變頻器技術(shù)的進(jìn)步,變頻器的性價(jià)比和穩(wěn)定性有很大幅度的提升, 經(jīng)過(guò)考察,決定更換高壓變頻器,采用高壓變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案:
1.高壓變頻器原理:高壓變頻器采用高-高電壓源型,單元串聯(lián)多電平技術(shù)。電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電,1600kW/6kV高壓變頻器每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)而成,輸出相電壓最高可達(dá)3500V,線電壓達(dá)6kV左右。每個(gè)功率單元承受全部的電機(jī)電流,但只提供1/5相電壓和1/15的輸出功率,為單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結(jié)構(gòu),相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái) ,形成Y接結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出,供給高壓電動(dòng)機(jī)。
每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電,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,實(shí)現(xiàn)多重化,以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。給功率單元供電的二次繞組每3個(gè)一組,分為5個(gè)不同的相位組,互差12度電角度,形成30脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)混鐵爐的工藝要求,我們?cè)跐M足除塵環(huán)保 要求的前提下,為簡(jiǎn)化控制邏輯,現(xiàn)場(chǎng)PLC直接根據(jù)出鐵口、進(jìn)鐵口的爐蓋位置開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速,變頻器預(yù) 設(shè)3個(gè)速度點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需風(fēng)量不同自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)場(chǎng)送6個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)PLC,在程序內(nèi)編程以達(dá)到變 頻器高、中、低速運(yùn)行。
3.加裝變頻器后,由于變頻器自身帶有電機(jī)的過(guò)流保護(hù)、過(guò) 載保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、接地保護(hù)、短路保護(hù)、超頻保護(hù)、反相保護(hù)等,變頻運(yùn)行時(shí)上口高壓柜保護(hù)為備用保護(hù) ,除變頻器輸入側(cè)采用移相變壓器外(其勵(lì)磁涌流為額定電流的6-8倍),對(duì)上口保護(hù)無(wú)其它特殊要求;因此高壓開(kāi)關(guān)柜 繼電保護(hù)只對(duì)變頻器工頻旁路時(shí)起主要保護(hù),其整定值可按正常電機(jī)保護(hù)進(jìn)行整定。旁路運(yùn)行時(shí)如將進(jìn)氣口閥門(mén)全部關(guān)閉 ,啟動(dòng)過(guò)程啟動(dòng)電流應(yīng)在電機(jī)額定電流的6-8倍左右,如果電網(wǎng)或上級(jí)變壓器容量較大能承受此瞬間沖擊,可以不外加任 何啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行直接工頻啟動(dòng),如果不能承受則可考慮在變頻器工頻旁路系統(tǒng)前方加裝水阻或電抗器,以防工頻啟動(dòng)時(shí)無(wú) 法啟動(dòng)。本項(xiàng)目工頻時(shí)采用直接啟動(dòng)方式。
整體施工方案:
1、由于目前設(shè)備使用液力 耦合器,考慮到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性,因此拆除液力耦合器,將電機(jī)向前移位采用直接連接方式;對(duì)電機(jī)移位后與風(fēng)機(jī)直聯(lián) 的磨擦片接手重新定制,重新制作鋼底座作為電機(jī)基礎(chǔ),同時(shí)為確保設(shè)備投運(yùn)后的安全,應(yīng)確保的安裝精度,保證電機(jī)與 風(fēng)機(jī)之間的同心度≦0.05mm。
2、高壓變頻器主設(shè)備安裝在風(fēng)機(jī)值班室內(nèi),原高壓柜至電機(jī)的高壓電纜用做改造 時(shí)高壓柜至變頻器進(jìn)線電纜,變頻器至電機(jī)高壓電纜重新敷設(shè),同時(shí)敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng) PLC柜至變頻器控制柜3根屏蔽控制電纜用 于變頻器的遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停車,采集現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)狀態(tài)信號(hào),實(shí)現(xiàn)變頻器三段速的自動(dòng)調(diào)節(jié)及變頻器信號(hào)的反饋。此外還需敷設(shè) 一根高壓柜至變頻器的控制電纜,用于高壓柜合閘允許和高壓柜緊急分閘控制。
3、由于高壓變頻器的IGBT等功 率元器件對(duì)環(huán)境溫度要求比較高,同時(shí)本項(xiàng)目變頻器功率較大,為了防止因溫高而引起變頻器的保護(hù)停機(jī),我廠采用以下 三種措施來(lái)防止室溫過(guò)高:
(1)、柜頂加裝排風(fēng)管,使變頻器自身產(chǎn)生的大部分熱量通過(guò)排風(fēng)系統(tǒng)釋放到室外;
(2)、改裝現(xiàn)有的窗戶,進(jìn)行雙層玻璃保溫;
(3)、加裝一臺(tái)10匹的工業(yè)風(fēng)冷空調(diào)。
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淺析高壓變頻器在混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
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