高壓變頻器在新興鑄管股份公司第一煉鐵部的應用

高廣維 郝培瑞

（新興鑄管股份有限公司第一煉鐵部，河北 邯鄲 056300)

1 爐前除塵器技術參數

1.1 除塵器參數

1）型號：DFMC7400。

2）處理風量：500000m3/h。

3）過濾面積：7400m2。

4）過濾風速：1.0～1.2m/min。

5）濾袋規格：Φ160×6000mm。

6）布袋數量：2464條。

1.2 風機參數

1）型號：JG6540/5.7kB。

2）風量：428183～540288m3/h。

3）主軸轉速：860r/min。

4）電機：YVFKK5603-61100kW 6000V IP54。

1.3 調速要求

第一煉鐵部高爐出鐵時間40～50min，每天運行約 13h，除塵風機運行模式為：出鐵時風量 80%，不出鐵時占11h，變頻器控制在20Hz，現場出鐵場大門與變頻器聯鎖控制。變頻器在由任一低檔位向高一檔位提速時，響應時間小于60s。

1.4 高壓變頻器調速系統

科林泰克能源技術有限公司研制生產的高壓變頻裝置系列產品為交—直—交電壓源型變頻調速系統。采用正弦波（SPWM）多重化方法，使變頻器輸出的電流波形非常接近于理想正弦波波形，同時將先進的智能控制技術與 SPWM 變頻調速技術相結合，生成SPWM信號，用來控制高速逆變的開關元件，使交流調速的性能大大提高。

SPWM的調制原理是使變頻器輸出的電壓波形為與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖列，可通過改變調制波的頻率和幅值來調節逆變器輸出電壓的頻率和幅值。

為了減少輸入諧波分量、完美地輸出正弦波波形、降低對電網有害的諧波分量、du/dt等，輸入變壓器為-20°、0°、+20° 18 脈波輸出，（理論分析，17 次以下諧波分量是不存在的）變壓器接線示意圖如圖1所示。

圖1

經整流逆變后疊加，如圖2所示。

圖2

以6kV高壓變頻器為例，每相為三單元疊加。每單元直流電壓1800V，最高輸出交流電壓1275V。

整流逆變功率單元結構電路示意圖如圖3所示。

圖3

輸入來自隔離變壓器副邊互差20°的9個繞組，經二極管全橋整流，電容濾波，SPWM方式控制IGBT逆變輸出。單元輸出電壓波形如圖4所示（50Hz）。

圖4

疊加后的變頻器輸出線電壓波形（50Hz）如圖5所示。

圖5

2 按鈕操作及液晶視窗控制界面

2.1 外觀及面板按鈕功能

控制柜門上共有五個按鈕，分別為急停、啟動、停止和一個“遠程/本地”選擇開關以及一個三位鑰匙（工合/變頻/工分）開關。

1）按下“急停”后，則變頻裝置立即封鎖輸出，同時切斷上級主電源開關和變頻器側各斷路器，即變頻裝置輸出頻率立即為零，電機及與之相連的機械設備將因無電源驅動而自由停機。此時，主界面中的“封鎖○”、“保護○”將變成“封鎖·”、“保護·”。

2）在無故障和無封鎖的情況下，按下“啟動”按鈕后，則變頻裝置在預先設定的加速時間內，從初始啟動頻率按設定的頻率加速曲線加速至設定的運行頻率。此時，主界面中的“啟○”將變成“啟·”。

3）按下“停止”按鈕后，變頻裝置將按設定的頻率減速曲線減速停機。此時，主界面中的“停○”將變成“停·”。

4）“遠程/本地”選擇開關為“遠程”時，可通過上位監控機或遠程控制器對變頻裝置進行監視和控制， 此時就地控制柜面板的“啟動”和“停止”按鈕無效，而“急停”按鈕，無論“遠程/本地”選擇開關處于何種位置，均有效。

2.2 液晶視窗控制界面

圖6

以下分別介紹主界面中各個按鈕的功能：

1）F1+F8：（表示 F8和 F1按鈕同時按下，以下同）系統參數設置按鈕。正常情況下，不允許用戶進行任何修改（專業人員方可進入）。

2）F2+F8：一般參數修改功能按鈕。

3）F3：左移位按鈕。

4）F4：右移位按鈕。

5）F5：取消按鈕（取消當前操作，并返回上一級顯示界面）。

6）F6：確認按鈕（確認當前操作，并進入下一級顯示界面）。

7）F7：上翻頁按鈕。

8）F8：下翻頁按鈕。

3 運行效果

3.1 節電效果

出鐵時變頻器在40Hz高速運行，每天運行13h，不出鐵時變頻器在20Hz低速運行，每天運行約11h。

工頻運行時的輸入電流為115A；高速運行時的輸入電流為65A，低速運行時的輸入電流為9A。

由以上數據可得：

工頻時每小時用電量為

6000×115×1.732×0.86×1=1027.7688kW·h

高速運行時的每小時用電量為

6000×65×1.732×0.95=641.706kW·h

高速時的節電率為

（1-641.706÷1027.7688）%=37.56%

低速運行時的每小時用電量為

6000×9×1.732×0.95=88.8516kW·h

低速時的節電率為

（1-88.8516÷1027.7688）%=91.35%

3.2 設備運行得到改善

延長電機和風機的使用壽命，減少了起動電流對電網的沖擊， 便于實現除塵控制系統自動化。

4 結論

我部從2008年開始先后在6臺除塵設備采用該公司的變頻器節能，至今穩定運行3年，為我部的節能環保做出了貢獻。

[1]科林泰克電能效率優化系統手冊/說明.

[2]科林泰克電能效率優化系統調試報告.

[3]周鶴良主編.電氣工程師手冊.北京:中國電力出版社,2008.

[4]徐甫榮.高壓變頻調速技術應用實踐.北京:中國電力出版社,2007.