CIMR-HVSDC6900高壓變頻器在干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

0 引言

杭州鋼鐵集團(tuán)公司于2005 年1 月開始進(jìn)行干熄焦項(xiàng)目的建設(shè)，在氣體循環(huán)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)選型中，采用了日本安川電機(jī)生產(chǎn)的CIMR-HVS-DC6900高壓變頻器對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制。自2006年4月投產(chǎn)運(yùn)行至今，運(yùn)行情況良好。下面就該變頻裝置的設(shè)計(jì)選型、性能特點(diǎn)及運(yùn)行狀況作一介紹。

1 干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)的工藝要求

干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)是干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)中的核心設(shè)備，循環(huán)風(fēng)機(jī)為氣體循環(huán)提供動(dòng)力并根據(jù)工況調(diào)節(jié)循環(huán)風(fēng)量，控制排焦溫度及鍋爐入口溫度。在干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，循環(huán)風(fēng)機(jī)的控制方式一般有兩種：循環(huán)風(fēng)機(jī)不調(diào)速，采用翻板閥門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量;循環(huán)風(fēng)機(jī)采用液耦或變頻調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。一般國(guó)內(nèi)所上的干熄焦項(xiàng)目均采用變頻調(diào)速方式。循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速可以更精確地調(diào)節(jié)循環(huán)氣體的流量，有利于干熄焦鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 杭鋼干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工藝技術(shù)參數(shù)

1.1.1 循環(huán)風(fēng)機(jī)

型號(hào)N O.13DMPC(BD)

形式雙吸式離心風(fēng)機(jī)

循環(huán)風(fēng)量120 000 m3/h

壓力10 kPa(入口側(cè)約-3.8 kPa，

出口側(cè)約6.2 kPa)

轉(zhuǎn)速360~1 480 r/min

1.1.2 高壓電機(jī)

型號(hào)HEK-BIO

額定功率780 kW

額定電壓6 kV

額定電流85.9 A

額定轉(zhuǎn)速1 500 r/min

額定頻率50.8 Hz

效率95%

1.2 杭鋼干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工藝控制要求

循環(huán)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量要求隨著干熄焦系統(tǒng)排焦量的變化而變化，主要目的是穩(wěn)定系統(tǒng)的排焦溫度及鍋爐入口溫度，風(fēng)量的調(diào)節(jié)通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1)變頻器要求有遠(yuǎn)程及本地兩種控制方式當(dāng)選擇開關(guān)打到遠(yuǎn)程位置時(shí)，控制權(quán)交給干熄焦中控室EI 系統(tǒng)的后臺(tái)上位工控機(jī)，當(dāng)選擇開關(guān)打到本地位置時(shí)，控制權(quán)交給變頻器。

2)變頻器與干熄焦PLC 控制系統(tǒng)的接口干熄焦PLC 為Quantun 140 系列，通訊時(shí)以干熄焦PLC作為主站，變頻器內(nèi)置控制器的PLC 為從站，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。信息包括故障報(bào)警(綜合)、變頻運(yùn)行頻率、電流、轉(zhuǎn)速、速度給定、工藝聯(lián)鎖等信號(hào)。

3)變頻器與循環(huán)風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)接口變頻器與電機(jī)就地操作箱及高壓開關(guān)柜的控制以硬線連接方式實(shí)現(xiàn)。

4)人機(jī)界面設(shè)定頻率正常工作時(shí)，循環(huán)風(fēng)機(jī)的入口擋板全開，在干熄焦中控室EI系統(tǒng)的上位工控機(jī)畫面上給定頻率，控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)量。

2 CIMR-HVSDC6900 高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

根據(jù)干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)的工藝參數(shù)特點(diǎn)及相關(guān)的控制技術(shù)要求，杭鋼集團(tuán)公司和設(shè)計(jì)院經(jīng)過(guò)充分的調(diào)研和認(rèn)證，決定采用日本安川電機(jī)生產(chǎn)的IMRHVSDC6900

高壓變頻器對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制。

2.1 CIMR-HVSDC6900高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)

該系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖1所示。

2.2 CIMR-HVSDC6900高壓變頻器性能特點(diǎn)

該高壓變頻器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下。

型號(hào)CIMR-HVSDC6900

額定功率1 200 kV·A

額定輸出電壓6 000/6 600 V

額定輸入電壓6 000/6 600(1依10%)V

最大輸出頻率50/60 Hz

頻率控制精度依0.5 %

頻率輸入分辨率0.03 Hz

功率因數(shù)0.95以上

效率約98%[!--empirenews.page--]

CIMR-HVSDC6900 高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，直接6 kV輸入，6 kV輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。輸入側(cè)由移相變壓器給每個(gè)功率模塊供電，有效地抑制了網(wǎng)側(cè)高次諧波，輸入波形接近正弦波，幾乎不含高次諧波。輸出側(cè)采用多級(jí)串聯(lián)PWM控制技術(shù)，輸出接近正弦的PWM 波形，電機(jī)的諧波損耗大大減少，變頻器無(wú)需輸出濾波器即可給電機(jī)供電，而且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低，可有效地消除電機(jī)發(fā)熱及負(fù)載機(jī)械的振動(dòng)?？刂破鲀?nèi)置多重PWM控制用基板，由32 位高速信號(hào)處理器、大規(guī)模集成電路、人機(jī)操作界面和可編程控制器共同組成?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊，控制板采用了安川特有的防腐保護(hù)涂膜技術(shù)，具有極高的安全性和抗電磁干擾性能，可靠性大大提高。整套變頻裝置具有完備的保護(hù)功能，主要有過(guò)電壓、過(guò)電流、欠電壓、缺相、過(guò)載、過(guò)熱等保護(hù)功能。

裝置的功率因數(shù)0.95 以上，包含變壓器整體效率98%，具有優(yōu)良的耐環(huán)境性能，確保了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 設(shè)備運(yùn)行情況及效益

杭鋼干熄焦變頻系統(tǒng)于2006 年2 月由一冶電裝公司開始安裝，2006 年3 月1 日日本專家來(lái)我廠調(diào)試，并于2日投運(yùn)。調(diào)試過(guò)程順利，投運(yùn)一次成功。

該變頻器技術(shù)成熟，性能良好，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1)運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠自設(shè)備投運(yùn)以來(lái)，一直運(yùn)行正常，沒(méi)出現(xiàn)過(guò)故障，并具有免維護(hù)的特點(diǎn)，只須定期清洗柜門上的通風(fēng)濾網(wǎng)。

2)速度響應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確，起停平穩(wěn)對(duì)電網(wǎng)幾乎無(wú)諧波干擾，大大減少了電機(jī)的振動(dòng)和噪音，完全滿足了干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)的工藝需求。

3)變頻器自身保護(hù)功能完備控制器用戶接口電路完善，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接入靈活方便，內(nèi)部控制連接采用光纖通訊技術(shù)，具備良好的抗電磁干擾性，可靠性大大提高。

4)適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)廠區(qū)內(nèi)電網(wǎng)電壓波動(dòng)頻繁，波動(dòng)范圍在6.2~6.7 kV 之間，變頻器運(yùn)行穩(wěn)定正常。

5)節(jié)能效果顯著根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況，排焦量在60 t/h 左右時(shí)，系統(tǒng)所需風(fēng)量約為額定風(fēng)量的70%，此時(shí)變頻器的運(yùn)行頻率為37 Hz。與風(fēng)機(jī)不調(diào)速，采用翻板閥門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的控制方式相比，理論上可節(jié)電

E=[P%-( n1/n2)3]*P2*t(kW·h) (1)

式中：E為可節(jié)約電力;

n1為變頻調(diào)速后的轉(zhuǎn)速;

n2為風(fēng)機(jī)不調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)速;

P2為風(fēng)機(jī)不調(diào)速時(shí)的電功率;

t為工作時(shí)間;

P%為工頻輸入時(shí)的功率百分比。

根據(jù)入口風(fēng)門負(fù)載曲線(圖2)，實(shí)際節(jié)電

E=[0.68-( 1 110/1 500)3]*780*24

=5 143 kW·h/d

4 結(jié)語(yǔ)

從設(shè)備一年多的運(yùn)行情況來(lái)看，CIMR-HVS-DC6900 高壓變頻器性能好，可靠性高，生產(chǎn)和節(jié)能效益明顯，完全滿足了干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求。