中高压变频器

中高压变频器（共12篇）

中高压变频器 篇1

1 高压辊磨机

高压辊磨机是球团生产系统中矿料制球前的一道挤压工序。该工序的主要目的是通过对矿料挤压增加其比表面积, 从而提高矿料制球的效率, 提高球团成型率。豫河永通球团厂120万t/a球团线采用德国伯利休斯公司生产的高压辊磨机, 该高压辊磨机主要由定辊、动辊、液压机构、料仓、喂料皮带、料槽、卸料皮带等机械设备及电控系统构成, 工作流程如图1所示。

2 辊磨机传动特性及控制要求

高压辊磨机定辊和动辊电气拖动采用万向连轴, 由2台高压电机分别驱动, 电机额定功率PM=2×250kW, 额定转速nN=1500r/min, 额定扭矩TMN=1.600N。采用变频调速, 通过改变辊磨机的运行速度调节设备的出料速度, 维持稳定的料槽堆压, 保证辊磨机出料质量。

高压辊磨机液压系统加载前, 定辊与动辊同时启动, 变频器根据设定转速值自动调节辊轴转速稳定, 动辊转速与定辊转速同步运行。辊轴之间无机械力矩耦合, 为了实现动、定辊两驱动电机的同步启停及其速度同步和功率平衡, 两电机的控制不应是各自独立的, 而应是彼此相互关联的。

3 控制系统方案

在实际生产中, 有许多因素都会干扰电机的同步控制, 例如电网电压的波动、频率的变化、负载的突变、温度的改变等。因此, 为了得到理想的同步控制效果, 采用主从控制是比较好的解决方案。由变频器组成的传动系统除了采用速度控制方式解决转速同步问题, 还要利用转矩下垂特性实现负载转矩在各个电机上的平均分配。

转矩下垂功能原理 (如图2所示) :用参数规定额定负载转矩下的转速差, 系统根据实际转矩和给定转速决定实际的速度给定值。这样, 系统根据转矩情况自动调整给定转速, 具备了速度适应能力。转矩下垂特性允许主机和从机之间存在微小的速度差。实际速度给定值计算公式:

式中, n为实际给定转速;n0为给定转速;△n为转速差;T为实际转矩;T0为额定转矩。

当从机出现部分卸载情况时, 从机输出转矩降低, 在转矩下垂功能的作用下, 实际给定转速略有升高, 实际输出功率变化不大。此时, 主机承受的负载增加, 其内部输出转矩相应提高, 而转矩下垂功能使给定转速下降, 从而保证主机输出功率的平衡。当从机恢复正常负载后, 从机承受的负载增加, 内部输出转矩相应增加, 实际给定转速减少, 主机承受负载减少, 内部输出转矩相应减少, 实际给定转速相应提高。由于转矩下垂功能的存在, 主从机在一定程度上可以实现负载功率的平均分配。

4 主从控制的实现方法

将高压变频器的控制器通过高速通信网络组网, 参数设置里, 把需要随动的变频器设定为从, 把需要电控系统来控制的变频器设置为主。变频器的CUVC控制板上有2个用于扩展的插口, Profibus通信模块CBP可以直接插在上面使用。变频器作为从站可以通过CBP模块和PLC等主站进行数据交换, 通过PLC完成两台变频器的主从控制;通过Profibus通信模块连接, 实现主从控制。其接线原理图如图3所示。

主从传动的速度分配由PLC来完成, PLC根据两个传动的控制特点把计算好的速度值周期性地发送给变频器, 变频器根据接收到的控制命令和给定值进行高精度的速度控制。选用西门子S7-200系列PLC, 通过Profibus通信方式中的同步功能使两台变频器的运行命令和速度给定值实现同一时间接收, 从而实现高精度和响应快的主从控制。

5 应用效果

图4为两台电机的主从波形图。采用变频器传动调试软件监测主机和从机在工作过程中的转速和输出转矩的波形, 图中的数值为相应的实测值, 主机给定转速为200r/min。由图4可见, 由于采取转速控制, 从机转速保持与主机一致, 维持在200r/min左右。主、从机所承受的负载转矩略有不同, 因此, 其输出转矩也略有差别, 但基本维持在电机额定转矩的28%左右, 两电机输出功率基本相同。

中高压变频器 篇2

高压变频器的基本组成如图1所示。高压变频器的种类很多，其主要包括直接变频器(循环变频器)和间接变频器(脉冲调制型、负载换流型、中点钳位型、飞跨电容型、H桥级联型)。

2.传统电动机保护配置与变频器电动机保护配置

2.1传统电动机保护配置

异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障;不正常运行状态主要有过负荷、堵转、起动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此，对于高压电动机，根据规程以差动保护或电流速断为主保护，以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。

2.2变频器电动机保护配置

为了确保系统的可靠性，工频旁路一般都是用变频器来进行，这样也使电动机能够正常工作。如图3所示，在保证变频器检修时，开关K1、K2与主回路没有接触点，此时闭合开关K，电动机运行主要是通过旁路来进行。当按照此情况运行时，电动机由高压母线工频电压直接驱动，开关出线以及电动机本体就是进线开关QF处保护装置的保护对象。因此，电动机保护配置就需要根据常规电动机保护的要求进行，对于有差动保护要求的，需要增加电动机差动保护装置。当断开开关K3时，由变频器拖动电动机时，开关出线以及变频器就是进线开关QF处保护装置的保护对象。目前，由整流变压器等部分构成的变频器是发电厂比较常用的，也就是说，开关出线以及整流变压器是进线开关QF处保护装置的保护对象。此时电动机的负荷与母线隔离后高压变频器的负荷相同，因此，高压变频系统的控制器能够实现电动机的保护。当然也有些电动机无法实现差动保护，因为开关处电流与电动国际中性侧电流频率不同，此时步伐实现保护，只能选择退出。

目前变频器电动机保护配置方式主要存在两个问题：(1)对于kW以上的电动机，需要配置差动保护。因此，在变频器拖动电动机情况下，电动机差动保护退出，保护的可靠性受到影响。(2)任意时刻，变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用，降低了装置的使用效率。

3.高压变频器在电动机继电保护中运用时产生的问题

一般而言，高压异步电动机应装设纵联差动保护。对6.3MVA及以上的变压器应装设本保护，用于保护绕组内及引出线上的相间短路故障;保护装置宜采用三相三继电器式接线，瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸，当变压器高压侧无断路器时，则应动作于发电机变压器组总出口继电器，使各侧断路器及灭磁开关跳闸。对2MVA及以上采用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器也应装设本保护。

目前而言，工变频互动方式是现场电动机加装变频器所采用的主要改造方式，其系统架构如图2所示。

变频器可以通过可编程逻辑控制器自动完成或者手动完成变频与工频之间的切换，但是条件是当变频器出现故障或者工况要求进入工频供电;在工频运行时，如果变频运行需要重新投入进行，那么工频与变频状态的切换就可以通过自动或者手动完成。

当电动机处于工频运行工况时，那么对于现场使用要求，常规电动机保护对此要求是能够满足的;当电动机处于变频运行工况时，由于变频器装置的加入，在频率、相位上，变频器的输入和输出电流之间的关系不大，如果其保护配置还是按照原来的方法进行，那么要想实现保护功能就受到了阻碍。因此，在具有高压变频器的电动机中，只需对电动机进行单独保护就行，不应将变频器纳入差动保护的范围。差动保护范围为：始端电流互感器应置于变频器的输出端，而非电源开关侧，末端电流互感器置于电动机的中性点侧。

电动机在变频运行工况时，变频器输出频率范围一般可以达到0.5~120Hz，现场实际调频运行范围一般在15~50Hz。而目前常用的微机保护装置均是根据行业标准设计的，即采用固定频率50Hz进行数字采样计算，如何让微机保护装置能够适用于大范围频率运行是变频电动机保护必须解决的问题。同时，考虑到在变频器电源输出侧不方便装VT，如何实时测量电动机运行频率也是需要解决的难题。

4变频差动保护原理

装置的宽频率运行采用实时频率测量、实时频率跟踪、实时电流互感器补偿的方式来实现引风机变频工况的差动保护。装置采用了电压和电流相结合的`测频模式，当电压不能接在装置外回路时，此时采用电流测频。同时软件过零点测频算法和实时频率跟踪相结合是装置的频率测量的采用的主要方法，并且在此基础上，采用了幅值自动补充功能，主要是考虑到了不同频率下幅频特性的不一致，从而在不同范围内使装置具有可靠的采样精度得以保证，装置的正确可靠动作也得到了进一步的实现。

5.变频器电动机差动保护

高压变频器在电动机中的运用，在此情况下，如图3所示，由于电动机机端CT1与CT3两处的电流频率不同，而导致传统的电动机差动保护无法使用。目前磁平衡差动保护的应用主要存在以下问题：(1)目前发电厂使用的电动机基本上都无法提供磁平衡差动所需要的中性侧电缆引出。(2)磁平衡差动的电流是在变频器下方，非工频电流。对于微机保护，按照工频50Hz整定的定值不适用于非工频情况。由于差动保护的两侧电流必须为同一频率下电流。可考虑在变频器下方、电动机上方加装一组CT，即CT2，此组CT可安装于变频器柜中，由CT2和CT3两组电流构成差动保护。常规差动保护为相量差动，其原理是用傅里叶算法，根据一个周波的采样点计算出流入和流出电流的实虚部，再计算出差动和制动电流的幅值、相位后用相量比较的方式构成判据。由于电流非50 Hz工频，因此在进行傅里叶计算时需要通过频率跟踪保证计算结果的正确。由于变频器下方无电压引入，因此通过常规的电压跟踪频率方式无法实现。有厂家提出利用电流跟踪频率，但由于电流跟踪频率存在较大的误差，容易引起保护的误动、拒动，在实际中并不采用。

对于差动保护中采用的采样值差动，微机保护中所有通道采样均为电流在同一时刻的瞬时值:当被保护设备没有横向内部故障时，各采样电流值之和为零;当发生内部故障时，各采样电流值之和不为零。采样值差动保护就是利用采样值电流之和按一定的动作判据构成。

与常规相量差动保护相比，采样值差动具有动作速度快、计算量少等特点，是微机差动保护领域的一个突破，己应用于母差、变压器等保护中。采样值差动不涉及傅氏计算，变频器所带来的谐波也不会影响其计算精度，因此，对工作于25~50Hz的高压变频电动机，其差动保护可以利用该算法实现。

总而言之，就目前高压变频器在电动机继电保护中的运用而言，实现差动保护主要采用值差动保算法来进行，可以最终使用一台装置来实现变压器与电动机保护装置的功能，这样不仅使高压变频器在电动机继电保护中实现了相应的功能，而且也使成本节省了很多。

参考文献：

中高压变频器 篇3

关键词：变频器(HARSVERT—A)、故障处理

随着电子控制技术和集成高压大功率晶体管技术的不断成熟与发展，高压变频器的使用也越来越广泛，无论是高压异步电动机还是低压异步电动机，无论是泵还是风机，无论是工业设备上还是家用电器上都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在。特别是高压变频器现在在发电厂高压电动机上使用已较为普遍，那么，如何维护好高压变频器并使之正常工作，将直接影响发电厂机、炉的安全连续运行。下面就6KV高压变频器HARSVERT A系列在发电厂运行中的一些案例进行分析。

一、变频器的基本原理

按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：

n=(1-s)60f／p=nO*(1-s)

(P：电机极对数；f：电机运行频率；s：滑差)

从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(nO=60f／p)，由于滑差s一般情况下比较小(0——0.05)，电机的实际转速n约等于电机的同步转NnO，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。

二、变频器的作用

1.调速：可以通过控制变频器的输出频率使普通的三相异步电动机工作在调速范围即任意地改变电动机的转速，频率与转速成正比。

2.节能：因为介质流量与风机或泵类的转速成一次方正比，转速大流量即大，而功率与转速成正比三次方，P1／P2=(N1／N2)³，转速低功率小。变频器调速比传统的电磁调速可以节电25％-80％。

3.软启动：将电动機的启动电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。

三、HARSVERT-A高压变频系统基本结构组成

基本结构组成最主要有三大块：变压器、功率单元、控制单元

1、主要分析功率模块的基本组成：

(1)功率器件：IGBT、旁路半桥、可控硅(如图)

(2)单元控制板：模块电源(H AS2015-W、HAS2.5-5-W)等

(3)驱动板：模块电源(HM7)、M57962AL、驱动端子等

四、案例分析

(一)功率模块导轨积灰放电导致驱动故障

1、故障现象：

(1).变频器运行一段时间后报A3，A4或者A7，A8驱动故障，后来演变成变频器一启动就报A3，A4驱动故障

(2)更换主控箱后，现象依旧在。

2、故障原因分析：

(1).功率单元自身的内部原因，这里面包括内部功率器件、电路板；

(2)功率单元对应的光纤问题

(3)相邻两模块之间的导轨绝缘问题；

(4)功率柜后挡板环氧板绝缘问题；

(5)模块输入侧三相绝缘的问题：如功率柜变压器柜侧板转接螺栓、三相输入电缆；

(6)变压器副边相邻线圈绝缘问题

3、判断分析：

(1)由于每次重启变频器能运行一段时间，初步判断：功率模块自身的问题可能性不大。

(2)每次都是两个模块同时报出，感觉上与模块的位置有关，那么：

a.相邻两模块之间的导轨绝缘问题；

b.功率柜后挡板环氧板绝缘；

c.模块输入侧三相绝缘的问题：如功率柜变压器柜侧板转接螺栓、三相电缆；

d.变压器副边相邻线圈绝缘问题

4、查找检查：

(1)现场目测导轨、功率柜后挡板环氧板、功率柜变压器侧板转接螺栓、三相电缆、变压器副边相邻线圈都看不出任何迹象。

(2)对功率模块现场摇绝缘，使用5000V的绝缘摇表测试；摇绝缘前功率模块的u V输出铜排拆开。测试发现：在测导轨之间摇绝缘时，在模块后侧的导轨之间出现电火花，绝缘值为零，打开功率柜后档板发现：功率模块导轨之间存在局部放电，导轨后端有积灰而且有积水(不久前柜顶漏水)。

5、处理措施：处理漏水地方，将积灰积水查干净并更换绝缘板。

(二)启动转矩大，导致的驱动故障

1、故障现象：

(1)6月19日，变频器启动过程中，报B3，B4，C5驱动故障；

(2)6月29日，变频器更换功率模块滤波板后，再次启动报A1驱动故障；

(3)7月8日，调整变频器主控参数后，第一次和第二次启动均报负载过流，第三次启动报C4驱动故障，同时负载过流。

2、现场检查：

(1)检查主控箱内各电路板级未见异常

(2)检查变频器高压电缆未见异常并测电缆及变压器绝缘正常；

(3)检查报驱动故障的功率模块发现内部均有一只IGBT击穿。

3、故障判断：

由于变频器故障发生的时刻在带载启动期间报驱动故障，且发现有报负载过流问题；根据这一现象我们判断是由于电机启动所需要的转矩较大，变频器在VVVF的控制方式下需要较大的启动电流。过大的启动电流导致功率模块内部的IGBT击穿报驱动故障。

进一步利用示波器监测VVVF和矢量控制下的启动电流确证。

4、分析判断：

(1)在查找问题过程中，为了尽量避免模块损坏，建议先不要带负荷试运行；以便确定故障与主控箱和其它设备无关，与负载有关。带负荷时开始将过流保护值设定小一点，从额定电流开始，然后，再逐步加大。

(2)通过对比，在电机启动转矩较大的情况下，可以考虑使用矢量控制运行；

5、处理措施：(1)更换功率模块；(2)适当调整加大启动转矩提升值。通过以上处理，现设备运行正常。

高压变频器在循环水泵中节能应用 篇4

一、利用原循环水泵电气回路中加装高压变频器,应用高压变频器前后主回路接线图如下:

2、使用高压变频器后主回路接线图

二、应用效果

1、改善了工艺。

投入变频器后给水泵可以非常平滑稳定地调节转速,调整水量,运行人员可以自如地调控,节省资源,提高了生产效率。

2、延长电机和水泵的使用寿命。

启动电流大(约6～8倍额定电流),对电机和水泵的机械冲击力很大,严重影响设备使用寿命。采用变频调速后,便可以实现电机软起动和软制动,大大延长机械的使用寿命。

3、减少了调节阀门机械和水泵的磨损。

安装变频调速后,延长电机,水泵等的大修周期,节省了检修费用和时间,带来很大的经济效益。

4、

给水控制系统自动化程度提高,优化了控制系统。

三、经济效益

三台1250KW的高压异步电动机,改造前电流为140A左右,功率因数为0.85,改造后电流降低到90A左右,功率因数为0.97。

1、使用高压变频器前10月18日耗电情况如下:工艺状况为开两台1250KW,一台1120KW水泵,都是工频运行

10月18日循环水Ⅲ总耗电为81728千瓦时

2、使用高压变频器后12月16日耗电情况如下工艺状况为开三台1250KW水泵,变频运行

12月16日循环水Ⅲ日总耗电为48960千瓦时

改造后12月16日电能日消耗比改造前10月18日减少81728—48960=32768千瓦时

按照每度电0.4元计算,每日可为我厂节约电费

每月可为我厂节约电费393216元

四、结语

高压变频器检修总结 篇5

从2010年使用智光电气高压变频器至今，在使用过程中变频器故障较多，故障现象基本是以后台所报故障为参考。

经统计变频器自身出现的故障跳车情况，后台所报信息基本为： 1，单元过流速断； 2，单元直流电压保护； 3，左臂故障； 4，右臂故障；

5，左臂、右臂同时故障； 6，上行通讯故障； 7，下行通讯故障 8，PLC故障； 9，模拟输入断线警告； 10，UPS故障； 11，风机故障等。

至2014年4月以前出现以上故障基本以更换设备为主。由于返厂检修价格高，周期长，经公司领导要求，自主检修高压变频器。故障设备基本是以功率单元体和光纤占大部分，而光纤故障原因基本为光纤老化，无法检修，所以开始以检修功率单元体为主。

电站9#给水泵不使用变频启动，所以我们用9#给水泵来调试功率单元体，我们给故障单元一个380V的输入，然后调试，经过了3个星期的检修，我们发现发现故障单元有以下几种现象： 1，在刚刚启动时才1Hz时，功率单元体的输出就已高达500V以上；

2，在复位时，功率单元体驱动板脉冲变压器回路的指示灯显示不正常；

3，在调试时，功率单元体报左臂故障； 4，在调试时，功率单元体报右臂故障；

5，在复位后保持通电3小时左右，驱动板报左臂右臂故障； 以上5种现象为这段时间检修发现的主要情况。

中高压变频器 篇6

关键词 高压变频；高压水除鳞系统；节能

中图分类号 TM921 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0132-02

1 概述

完美无谐波变频器是西门子公司设计的脉宽调制PWM技术的高压变频器系列，该变频器技术是目前业界最广泛采用的技术。为了实现优质的可变频的正弦电压和电流的输出，将从三个方面考虑：第一是将很多低压功率单元串联成高压采用直接高一高变换的方式，第二是多电平串联倍压的技术方案，第三是提升的PWM控制算法，实现精准控制。

唐山不锈钢1?580 mm热轧生产线高压水除鳞系统目前有除鳞泵主电机4台，电压6 kV AC，电流387.5 A，功率3?550 kW。根据工艺要求，生产时需开三备一，其中两台工作在工频状态下，一台工作在变频状态下，轧线上无钢时，除鳞泵以20 Hz频率运行；过钢时，以50 Hz频率运行。除鳞泵在变频改造前存在两方面的问题：一方面，除鳞泵启动时，机械冲击大，造成轴承及传动系统使用寿命的降低，且对电网产生多次谐波，有时候会误动高压微保；另一方面，在除鳞泵工频运行时，无法调速，造成电能的极大浪费。为了进一步优化除鳞泵运行工况，节能降耗，所以对高压水除鳞泵进行了高压变频改造。

2 设计方案及调试过程

2.1 功率单元串联多电平型高压变频器工作原理

这种变频器采用世界上比较先进的技术，原理是各相将很多低压功率单元串联在一起实现高压，每个功率单元由一个多绕组的变压器供电，同时变压器还起到了降压、移相、隔离的作用，可有效消除对电网的谐波污染，保护电网的稳定运行。输出侧采用PWM技术．用微处理器高速计算来实现精准控制，为减少干扰用光导纤维隔离驱动，普遍适用于各种高、中、低电压的电机。另外，当某个功率单元在出现损坏时，其余的功率单元可继续保持电机的运行，此时不但保证生产的连续稳定，同时也保证了设备的安全运行。此变频系统另一大优势就是采用模块化设计，一旦出现事故，可迅速更换故障模块，减少事故时间，降低维护成本。功率单元原理图如图1所示。

2.2 设计方案

1）变频器的运行根据生产需要自动调节除鳞泵的电机转速。变频启动后，升频至工频时，手动切换至工频旁路运行，两台电机以工频运行，一台电机以20 Hz运行。

2）高压水除鳞系统传给轧线控制中心准备就绪信号和升速完成信号；同时轧线控制中心将升速信号和急停信号传给高压水除鳞系统。轧线控制中心必须在接收到高压水除鳞泵站控制系统给出的准备就绪的信号之后，才能启动喷射阀。

3）变频器的运行状态参数特别是报警参数应及时传送至上位机的监控画面，以便操作人员实时监控，出现问题时，及时

处理。

4）当除鳞泵发生堵转或过载时，变频器具有过载能力以及过流保护措施。

5）由于高压变频器（包含变压器单元）发热量很大，工作时需要良好的散热条件。这就要求变频器周围环境既通风干燥又要远离粉尘。

2.3 变频器的控制调试

1）变频器FEEDBACK试验，保证高压部分完全隔离，将变频器设置为开环测试模式，查看单元板指示灯，保证每个功率单元板正常。

2）变频器带电机空载试验，检查高压输入和输出电缆及控制电缆，控制环类型设置为开环矢量模式，变频器已准备好，远程启动变频器，分别将速度给定为50%和100%时，记录I/O面板上各点标定值，保证功率单元的触发角满足生产需要。

3）变频器带载试验（电机由变频上切至工频运行），检查高压部分和控制系统送电，检查变频器参数设置，控制环类型设置为开环矢量模式，变频器已准备好，远程启动变频器，缓慢升频至50 Hz，高压水除鳞系统发出升频完成信号，见图2所示。轧线控制系统收到此信号，并在瞬间发出允许电机工频运行信号，变频器瞬间上切完成，见图3所示。电机由变频转为工频运行见图4所示。

图2 变频器升频完成运行时

由上图中可以看出，变频器输入频率（Input Frequency）为50.31 Hz，输出频率（Output Frequency）为49.65 Hz，变频器上切请求（UpTransferRequest）为1，变频器上切允许（UpTransferPermit）为0，也就是说此时是变频器升频完成，请求工频运行的瞬间。

图3 轧线控制系统发出允许电机工频运行信号的瞬间

由上图中划线处可以看出，变频器输入频率（Input Frequency）为50.31 Hz，输出频率（Output Frequency）为49.65 Hz，变频器上切请求（UpTransferRequest）为1，变频器上切允许（UpTransferPermit）为1，也就是说此时是轧线控制系统发出允许电机工频运行信号的瞬间。

由图4可以看出，变频器输入频率（Input Frequency）为

49.17 Hz，输出频率（Output Frequency）为0 Hz，变频器上切请求（UpTransferRequest）为0，变频器上切允许（UpTransferPermit）为0，也就是说此时是变频器上切完成的瞬间。

3 预期经济效益

改造前，三台高压水除鳞泵工频运行，每天耗电量大约为2.4万度，一个月按20天计算，月耗电量约为48万度，电能耗费巨大；改造后，每天耗电量大约为1.5万度，月耗电量约为30万度，大大节约了电能，达到了预期的经济效益。另外，水除鳞泵的机械备件更换周期也相应延长，设备事故率下降，人工维护成本大大降低。

图4 变频器上切完成的瞬间

4 结束语

西门子高压变频器在高压水除鳞系统中运行更加平稳，从而降低了设备故障率，减小了维护工作量，取得了预期的经济效益，更重要的是节约了大量能源，随着高压变频技术的普及，这一节能途径必将为企业的节能降耗发挥更大的作用。

参考文献

[1]马风歧.高压变频器在锅炉引风机上的应用[J].电力系统装备,2009,4.

[2]梁栋.高压变频器在转炉煤气回收风机上的应用[J].山西冶金,2009,3.

高压变频器在化工生产中的应用 篇7

近几年来, 我公司的天然气日供应量长期在60万立方米左右, 全年能组织的高负荷生产最多就四个月左右, 生产负荷率经常在50%~60%之间, 早晚波动量也较大, 公司大量的感应电动机负载在较大范围变化, 电机轻载运转比较普遍, 严重影响电力网络的功率因数, 也增加了电能损耗, 大马拉小车现象严重, 因此做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要, 在我公司化工生产中主要的用电负荷是异步交流电动机拖动的风机和水泵负载, 其中大功率的高压电动机消耗的功率占工厂用电的60%以上, 如果利用高压变频调速技术改变设备的运行速度, 以调节风量和流量大小, 既可满足生产要求, 又可节约大量电能。

一、变频调速的节能原理

异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的, 在调速中从高速到低速都可以保持较小的较差率, 因而消耗转差功率小, 效率高, 是异步电动机最为合理的调速方法, 以控制频率为目的的变频器, 是作为电动机调速设备的优选设备。根据电磁感应原理, 交流电动机转速满足下式:

可以看出, 若均匀地改变供电频率f, 即可平滑地改变电动机的转速。采用变频器控制, 随着电动机的加速相应提高频率和电压, 启动电流被限制在150%额定电流以下, 启动转矩为70%~120%额定转矩, 变频调速具有调速范围宽, 平滑性较高, 机械性较硬的优点。

1、风机类负载主要包括送、引风机、排粉风机, 根据流体力学原理:输出风量Q与转速n成正比, 输出压力H与转速n二次方成正比;输出轴功率P与转速n三次方成正比;即:

当风机风量需要改变时, 如调节风门的开度, 则会使大量电能白白耗在风门及管路系统阻力上, 如采用变频调速调节风量, 转速减小时, 电动机的能耗以转速的三次方的速率下降, 节能效果非常显著, 变频调速时, 当风机低于额定转速时, 理论节电为

式中, n为额定转速, n 1为实际转速, P为额定转速电动机功率, T为工作时间。

2、泵类负载泵类负载量大面广, 在化肥生产的工艺流程中, 整个中原大化集团公司只有为数不多的固体原料和尿素成品输送皮带电机及天车起重电机不是泵类负载, 除了风机负载外几乎都是泵类负载, 有低压中小容量, 也有高压大容量, 中原大化公司最大的电机05P001A/B电机功率为1700KW。泵类负载的节能原理与风机类相同, 功率与转速三次方成正比, 一般泵类节电率按工况条件的不同, 可达30%或以上, 对我公司而言, 由于常年低负荷和超低负荷生产, 节能空间更大。

二、高压变频器的类型

随着电子器件制造技术的进步, 尤其是高压大容量GTO、GCT、IGBT器件的成功开发, 中压大功率变频调速技术得以迅速发展, 性能日益完善, 这些功率元件具有高效率、高功率因数、无谐波污染、无需专用电动机等优点, 这些都为大型交流电动机特别是在化肥生产中的应用提供了保证。高压变频技术是20世纪90年代迅速发展起来的一种新型调速技术, 是当前电力电子技术最新发展动向之一, 主要应用在锅炉引风机、送风机、给水泵等。

高压变频调速系统主要有以下四种类型:

1、高-低-低型选用新的低压电动机取代原有的高压电动机, 经输入变压器降压后, 用低压变频直接控制调速, 施工期长, 需要更换电动机。

2、高-低-高型用输入变压器将6KV的高压降为600V或460V, 用低压变频实现变频调速, 再用输出变压器升到6KV, 效率低, 技术落后。

3、高-高型用高压变频器直接驱动电动机实现变频调速, 整体效率高技术先进, 功率开关器件耐压低需要串联的功率器件个数较多时, 逆变器损耗增大, 系统可靠性降低。

4、多电平型多电平功率变换是目前较理想的高压变频类型, 功率器件的开关频率大大降低, 其优点是可使用常规低压功率器件实现高压变频调速技术, 并从根本上解决谐波及EMI问题。根据化工生产的要求, 这种类型的变频器是我们重点关注和需要的。

三、传统挡板调节存在的问题

风机的风量调节方式基本通过挡板进行调节, 耗能大, 经济效益差, 设备损坏严重, 急需采用先进的高压变频调速进行技术改造, 最大限度的提高能源利用率, 降低能源消耗, 节约成本, 提高企业的经济效益。

风机传统的调节方式是调节入口挡板的开度, 以此来调节风量, 是一种经济效益差, 能耗大, 设备损坏严重, 维修难度大, 运行费用高的落后办法。主要存在以下问题:

1) 采用挡板调节时, 大量的能量损耗在挡板的截流过程中。对风机而言, 最有效的节能措施是采用调速来调节流量。由于风机大都为平方转矩负载, 轴功率则与转速成立方关系, 所以当风机转速下降时, 消耗的功率大大下降, 图1表示了风机采用各种调节方法时消耗功率与风量关系曲线, 其中曲线1为输出端风门控制时电动机消耗的功率, 曲线2为输入端风门控制时电动机消耗的功率, 曲线3为转差调速控制 (采用滑差电动机, 液力耦合器) 时电动机消耗的功率, 曲线4为变频调速控制时电动机消耗的功率, 最下面一条曲线为调速控制时风机实际所需功率 (即电动机轴输出功率) 。可见, 在众多的调节方式中, 节能效果最好的是变频调速。

2) 介质对挡板阀门和管道冲击较大, 设备损坏严重。

3) 挡板动作迟缓, 手动时人员不易操作, 而操作不当会造成风机振动。挡板执行机构一般为大力矩的电动执行体, 故障较多, 不能适应长期频敏调节, 调节线性度差, 构成闭环自动控制较难, 且动态性能不理想。

4) 异步电动机在直接启动时电流一般达到电动机额定电流的6~8倍, 对电网冲击较大, 也会引起电动机发热, 强大的冲击转矩对电动机和风机的机械寿命存在很多不利的影响。也有绕线式电动机采用液体电阻方式进行启动的, 存在设备复杂, 可靠性低等缺点。采用液力耦合器进行调速的液力耦合装置缺点是体积大, 噪声大, 调整范围窄, 效率低, 油系统维护复杂。

四、锅炉引风机采用变频器调速的运行及节能效果分析

引风机采用变频调速装置后现运行方式为风门挡板全开, 通过变频来调节电动机转速, 从而达到调整风量的目的, 变频器控制接入DCS系统, 可由DCS系统和现厂及柜旁来完成正常操作, 系统启动时先将高压断路器QF合闸后, 启动高压, 当高压合闸动作完成之后, 发出高压已合信号, 合闸、就绪指示灯亮。此时, 按下触摸屏上的启动按钮, 进入启动界面, 按确认按钮, 即退出该画面, 同时启动系统, 此时接通指示灯亮, 就绪指示灯灭, 启动过程结束后, 电机进入变频运行状态;按下停止按钮后, 停止变频器输出, 此时接通指示灯灭, 变频器按一定速度减小输出频率, 当输出频率减小到接近于0时, 运转指示灯灭, 把变频器切除, 电机停止运行。此时, 按下用户断路器QF上的分闸按钮, 将变频器高压开关断开。当前转速不能满足要求, 要提高电机转速时, 可以按加速按钮, 每按一下, 给定频率则按设置中频率步距中输入的数值增加, 直到达到要求的频率为止。当前转速不能满足要求, 要降低电机转速时, 可以按减速按钮, 每按一下, 给定频率则按设置中频率步距中输入的数值减小, 直到达到要求的频率为止。进入夏季后由于室内没有安装空调, 致使功率单元过热报警一次, 安装空调后变频调速系统工作正常, 没再出现其他问题。

JZHICON-1A变频器正常运行频率在40HZ左右。本次变频改造前后, 对相应的数据进行了统计, 现将部分数据分析计算如下, 改造前, 电动机平均功耗为980KW, 改造后平均功耗为610KW, 通过变频改造后功耗下降达370KW, 按照年运行330天计算, 年节电量为

按每度电0.4元, 则每年节能效益为2930400×0.4=117.22万元, 节电率为370/980=37.75%, 系统自2007年3月投入运行以来, 运行稳定, 节能效果明显, 变频器效率额定输出时>97%, 额定输出的20-88%时>95%, 谐波总含量小于4%, 功率因数>0.96, 频率分辨率0.01H。

中高压变频器 篇8

1 变频器节能原理

电动机的同步转速公式：n1=60f/p。

而异步电动机转速n与同步转速n1存在一个滑差关系：n=n1 (1-s)=60f/p (1-s)。

由上式可以得到，改变异步电动机的转速可以通过改变f、p、s达到。针对某一电动机而言P是一定的，而通过改变s进行调速空间非常小，所以变频调速通过改变定子供电频率f来改变同步转速是异步电动机最为合理的调速方法。若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的同步转速。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。

根据流体力学相似定律：

Q1/Q2=n1/n2，输出风量Q与转速n成正比;

H1/H2= (n1/n2) 2, 输出压力H与转速n2成正比;

P1/P2= (n1/n2) 3, 输出轴功率P与转速n3成正比。

当风机风量需要改变时, 如调节风门的开度, 则会使大量电能白白消耗在阀门及管路系统阻力上。如采用变频调速调节风量, 可使轴功率随流量的减小大幅度下降。变频调速时, 当风机低于额定转速时, 理论节电为:

式中：n———额定转速;

n′———实际转速;

P———额定转速时电机功率;

T———工作时间。

可见，通过变频技术对风机进行改造，不但节能而且大大提高了设备运行性能。以上公式为变频节能提供了充分的理论依据。

2 项目概况及投资预算情况

高压变频改造项目于2008年底入选公司2009年生产经营计划的技术改造项目。2009年4月1日成立了高压变频节能改造项目管理小组。9月底利用停机检修时间对1#循环风机和2#余风风机进行了高压变频改造，其中1#生料立磨循环风机使用变频器的型号为HIVERT-Y 06/243, 2#窑头余风风机使用变频器的型号为HIVERT-Y 06/154。

高压变频改造项目投资预算：180万元，实际投资为173万元。分别为设备投资(含安装调试费)158万元;土建费用10万元;空调费用5万元。预计年经济效益150万元。

3 实际运行效果对比

3.1 以实际运行功率进行比较（见表1)

少降低运行功率200k W;2#窑头余风风机最少降低运行功率460k W。

3.2 按单位产品电耗进行测算（见表2)

由表2可知：改造后生料单位产品电耗降低1.57 k Wh/t;熟料单位产品电耗降低2.41 k Wh/t，节能效果明显。

3.3 按单位时间内的实际消耗电量进行测算（见表3)

根据表3可知：改造后1#生料立磨循环风机的单位时间电耗节约270k Wh;2#窑头余风风机单位时间电耗节约580k Wh，节能效果明显。

4 经济效益分析

中高压变频器 篇9

在高炉炼铁过程中, 不可避免会产生大量烟气、灰尘, 污染大气环境。对烟气、灰尘进行处理, 必不可少的1种设备是除尘风机。根据炼铁工艺, 每个冶炼周期, 在出铁时烟气、灰尘很大;出完铁10～20 min后, 出铁厂基本没有烟气、灰尘。因此, 除尘风机只有出铁时电机、风机处于全负荷, 其他时间除尘风机的电机可以处于低速运行状态。

炼铁厂除尘风机原系统, 在风机启动后, 电机按额定的转速运行, 在整个生产过程中都处于工频状态运行, 其风机的风量是通过调节风门挡板的开度来控制的。为了达到节能降耗, 我们采用高压变频技术对系统进行改造, 实现对出铁厂除尘风机进行变频调速。

1 高压节能设备选型

宝钢股份南通宝钢钢铁有限公司炼铁厂的高炉除尘风机的电机型号选定为YKK560-6, 其参数为800 kW, 10 kV, 54.7 A, 993 r/min。

从产品性能和价格比角度考虑, 我们选用北京乐普四方公司的LPH-10-6-800高压智能化节能设备。该设备采用德国西门子公司罗宾高的高压变频器, 加上LPH-10-6-800控制主板及LP控制软件, 减少了对电网的谐波污染, 也不存在因谐波引起的电机发热、转矩脉动、噪声、共模电压等问题。

2 系统结构图

为了确保除尘风机的高压系统可靠运行, 在设计时采用了旁路技术, 增加一旁路柜。将高压变频器、隔离开关安装在柜中 (见图1) 。

旁路柜中有3个隔离开关K1, K2和K3, 其中K2和K3为1个双刀双掷的隔离开关。双刀双掷隔离开关的特点是2个方向只能合其一, 实现机械互锁, 防止误操作将工频电源反送到变频器输出侧而导致变频器损坏。

变频运行:K1, K2闭合, K3断开, 由合闸断路器DL为变频器供电, 再通过变频器本地或远程启动电机变频运行。

工频定速运行:K1, K2断开, K3闭合, 由合闸断路器DL直接启动电机定速运行;变频器维护、修理:K1, K2断开, 变频器与高压电源完全隔离。

旁路柜与上级高压断路器DL有联锁关系, 旁路柜隔离开关未合到位时, 不允许DL合闸, DL合闸时, 绝对不允许操作隔离开关, 以防止出现拉弧现象, 确保操作人员和设备的安全。隔离开关与DL的联锁通过操作手柄上的电磁锁实现, 在DL合闸状态下, 操作手柄被锁死。

为了保护变频器, 在变频器与断路器DL之间还有电气联锁, 联锁信号有合闸闭锁、故障分闸。

3 LPH高压变频器的功能

LPH系列高压智能化节能设备采用交—直—交直接高压 (高—高) 方式, 主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限, 无法直接逆变输出10 kV, 且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。LPH高压智能化节能设备采用功率单元串联, 叠波升压, 充分利用常压变频器的成熟技术, 因而具有很高的可靠性。隔离变压器为三相干式整流变压器, 风冷, 有使用寿命长、免维护等优点。变压器原边输入可为任意电压, Y接;副边绕组数量依变频器电压等级及结构而定, 10 kV系列为27个, 延边三角形接法, 为每个功率单元提供三相电源输入。为了最大限度抑制输入侧谐波含量, 同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相。由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差, 从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流, 所以LPH高压智能化节能设备输入电流的总谐波含量 (THD) 远小于国家标准5%的要求, 并且能保持接近1的输入功率因数。三相输出Y接, 得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。

二次回路的控制系统由控制器, IO板和人机界面组成。控制器由3块光纤板, 1块信号板, 1块主控板和1块电源板组成。各部分之间的联系如LP牌高压智能化节能设备控制系统结构 (见图2) 。

二次回路控制的人机界面为用户提供友好的全中文操作界面, 负责信息处理和与外部的通信联系, 可选上位监控而实现变频器的网络化控制。通过主控板和IO接口板通信传来的数据, 计算出电流、电压、功率、运行频率等参数, 提供表计功能, 并实现对电机的过载、过流告警和保护。通过RS232通信口与主控板连接, 通过RS485通信口与IO接口板连接, 实时监控变频器系统的状态。

IO接口板用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理, 增强了变频器现场应用的灵活性。

4 节能分析及经济效益

4.1 节能分析

除尘风机主要用于将高炉出铁厂产生的烟气、灰尘送入布袋除尘处理, 将灰尘过滤后, 烟气从烟囱中排放。

该系统在设计时, 首先要满足高炉在出铁时最大负荷的需求, 运行情况下电机和负载都是按照最大负荷的1.2～2.5倍来设计的。由于炼铁出铁厂除尘系统基本上按额定转速工频运行, 而高炉的整个炼铁流程中 (炼铁过程占整个流程的2/3, 出铁过程仅占整个流程的1/3) , 只有在出铁时, 才需要风机满负荷工作, 在炼铁时风机基本上处于低负载运行, 这就大大地浪费了能源。LPH智能化节能设备通过对高炉出铁口进行远程控制, 在出铁厂加装红外检测仪, 及时检测出铁口状况, 控制风机在出铁时满负荷运行, 而不出铁时控制风机保持在最经济状态下运行, 既能保持设备运行状况良好, 又能达到高效节能的目的。

4.2 风机节能原理风门调节与变频调节的区别

图3是风机流量、扬程关系曲线[1], 曲线1为风机在恒速下压力H和流量Q的特性曲线, 曲线2是管网风阻特性 (阀门开度为100%) 。假设风机在设计时工作在A点的效率最高, 输出风量Q1为100%, 此时的轴功率P=Q×H, 与面积AH10Q1成正比。根据工艺要求, 当风量需1从Q11减1少到Q2 (例如70%) 时, 如采用调节阀门的方法, 相当于增加了管网阻力, 使管网阻力特性曲线2变到曲线3, 系统由原来的工况A点变到新的工况B点运行, 由图中可以看出, 风压反而增加了, 轴功率P2与面积BH20Q2成正比, 减少不多, 因而电机消耗功率也减少不多。

如果采用变频调速控制方式, 将风机转速由N1降到N2, 根据风机的比例定律, 可以画出在转速N2下压力H和风量Q的特性曲线3。可见在满足同样风Q2量的情况下, 风压H3将大幅度降低, 功率P3 (相等于面积CH30Q1) 也随着显著减少, 节省的功率ΔP2=δPQ2与面积BH2H3C成正比, 电机消耗功率比调节风门节能的节能效果明显。

由流体力学可知, 风量Q与转速的1次方成正比, 风压H与转速N的2次方成正比, 轴功率P与转速的3次方成正比, 当风量减少, 风机转速下降时, 其功率下降很多。

4.3 液力耦合器调速与变频调速的区别

液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化, 来传递电动机能量并改变输出转速的, 电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮, 对工作油进行加速, 被加速的工作油再带动液力耦合器的从动工作涡轮, 把能量传递到输出轴和负载上。这样, 可以通过控制工作腔内的油压来控制输出轴的力矩, 达到控制负载转速的目的。因此, 液力耦合器也可以实现负载转速无级调节, 在变频器未应用以前, 液力耦合器不失为一种较为理想的交流电机调速方式。

液力耦合器从电动机输出轴取得机械能, 通过液力变速后送入负载, 其效率不可能为1;变频器从电网取得电能, 通过逆变后送入电动机, 其效率也不可能是1;在全转速范围内, 变频器的效率变化不大, 变频器在输出低转速下降时效率仍然较高。例如, 100%转速时效率97%, 75%转速时效率大于95%, 20%转速时效率大于90%;液力耦合器的效率基本上与转速成正比, 随着输出转速的降低, 效率基本上成正比下降。例如, 100%转速时效率95%, 75%转速时效率约72%, 20%转速时效率约19%。液力耦合器用于风机、泵类负载, 由于其轴功率与转速的3次方成正比, 当转速下降时, 虽然液力耦合器效率与转速成正比下降, 但电动机综合轴功率还是随着转速的下降成2次方比例下降。因此, 在变频器取代液力耦合器调速时, 计算节能时, 电机轴功率与转速的1次方成正比。

4.4 变频调速运行效果

在交流调速中, 交流电机的调速公式N=60f1 (1-s) /p, 而电机的功率为p′=p (n′/n) 3[2]。

当电机频率下降时, 电机的转速成比例减小, 流量按式 (2) 比例减小, 功率按式 (1) 大大降低, 从而达到节能的目的。

其中, N1为改变后的转速, Nn为电机原来的转速, Pn为原电机转速下的电机消耗功率, Qn为原电机转速下所产生的流量。

由上式可以看出流量的减少与转速降低的1次方成正比, 功耗的减小与转速降低的3次方成正比, 因此, 改变频率, 节能效果显著。

4.5 从软件方面分析

LPH系列高压智能化节能设备, 是采用计算机模糊控制理论研发的LP控制软件。该控制软件能使变频器、电机、负载 (风机) 三者在效率乘积最大化区域内运行。而智能控制功能, 又可用于系统运行变化的调控, 适时给出一个电机运行频率, 又可解决系统运行当中的滞后性及瞬变性问题, 从而达到在满足生产需求前提下, 最大限度地减少电耗, 比一般变频器节能10%左右。

该控制软件已获得国家专利、并被国家四大部委确认为2005年国家级重点新产品, 并被北京市节能中心确定为节能推广产品。

4.6 效益分析

安装使用LPH智能化节能设备的节能情况见表1。

据安装LPH节能设备使用后统计, 每月节约用电174400kW·h, 节约电费95900元, 设备运行32个月即可收回全部投资。

以上数据为每天24 h, 每月30 d, 电价按0.55元/kW·h计算得出的结果。

5 系统调试中的问题及解决办法

a) 在高压变频器通电之前, 对进线变压器进行耐压实验, 可分3次以上不同的时间进行, 完成之后, 才能对高压变频器通电进行调试。调试时的速度由变频器直接输出, 从10%～100%的额定速度, 分段进行速度给定, 这期间注意高压变频器及电机等设备运行情况。当运行正常后, 即可开始连接风机带负荷运行, 速度也是由10%～100%的额定速度给定分阶段进行升降速。在此阶段必须调节好高压变频器的升降速时间, 不能过快, 否则, 变频器会报故障而停机, 甚至会烧坏IGBT模块。针对除尘风机情况, 一般升速时间在70 s左右, 降速时间在100 s左右。这样既保证了生产工艺要求的快速升降速度, 又保护了变频器不会损坏。

b) 变频器的速度输出是由外部给定的模拟信号来控制的, 因此, 在调试中必须确保模拟信号的稳定性。变频器设备会产生较大的电磁干扰信号, 对于模拟信号的传输影响很大。设计施工时做好接地工作、选用屏蔽电缆之外, 最好对信号电缆穿铁管加以屏蔽, 信号类型选择电流信号而不要选用电压信号[2]。

参考文献

[1]王占奎.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社, 1999.

中高压变频器 篇10

关键词：高压变频器,引风机,锅炉

义马气化厂于1997年4月开工建设, 2001年2月建成投产。经过近几年建设, 生产规模达到日产净煤气264万m3, 联产甲醇24万t/a。义马气化厂现有3台130 t/h煤粉锅炉和2台135 t/h循环流化床锅炉, 用于生产高、低压蒸汽并发电, 发电机装机容量4.9万kW。

1锅炉引风机改造的必要性

锅炉引风机的动力系统为交流电动机, 为满足其最大运行工况的需要, 电动机容量按最大需求选取。引风机在定速运行时, 为满足工况变化的需要, 靠引风机入口挡板调节风量, 这样就存在大量的节流损失, 也增加了风阻和管道的振动, 产生噪音, 使供风质量变差, 设备加速老化, 大量电能在调节风量的过程中损失掉。为落实国家节能减排政策, 降低生产成本, 提高企业竞争力, 需要对2台循环流化床锅炉引风机进行节能改造。

2改造方案

针对引风机特点, 引入高压变频器可以达到节能减排的目的。为此, 义马气化厂使用高压变频器对锅炉引风机进行改造。

2.1高压变频器的选择

需改造的2台锅炉引风机的电动机参数为:额定功率1 120 kW, 额定电压6 kV, 额定电流133.2 A, 额定转速990 r/min, 功率因数0.86。根据电压、电流等参数, 选用HARSVERT-A06/135型高压变频器, 其性能指标为:额定容量1 400 kVA, 额定输入电压 (6±0.1) kV, 输出电压0～6 kV, 输出电流135 A, 输出频率精度0.1%, 环境温度-10～50 ℃, 变频器效率不低于97%, 采用多级正弦PWM控制。

2.2变频器性能特点

(1) 采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出, 变频器的所有部件采用内部连线, 只需连接高压输入、高压输出、AC 220 V控制电源和控制信号线即可。

(2) 功率单元模块化设计, 维护简单。

(3) 功率单元与控制单元之间用光纤连接, 通信安全可靠。

(4) 输入功率因数高, 在0.95以上, 网侧不需要添加功率因数补偿装置。

(5) 输出波形质量好, 不存在谐波引起的电动机附加发热、转矩脉动、噪音等问题, 无需输出滤波装置, 可接普通电动机。

(6) 变频器设过电压、过电流、欠电压、缺相、变频器过载、变频器过热、电动机过载等保护功能, 出现故障后, 均在用户界面上中文显示并传至DCS报警, 便于及时采取措施处理。

2.3系统接线

高压变频器采用单元串联多电平结构, 主要由输入变压器、功率单元和控制单元3大部分组成。模块化设计, 功率单元相互串联, 把高压变频器串联在高压开关柜与高压电动机之间, 直接驱动交流电动机, 只需连接高压输入、高压输出、AC 220 V控制电源和控制信号线。

2.4主回路控制

为充分保证高压变频系统的可靠性, 系统主回路控制采用一拖一手动系统控制方案。正常情况下, 采用变频器带引风机运行, 在DCS操作台上控制引风机启动、停止, 闭环运行。当变频器出现故障时, 电动机可以立即手动切换到工频状态下运行, 以保证生产的需要。控制系统由3个高压隔离开关 (QS1, QS2和QS3) 和高压开关QF、电动机组成 (图1) 。其工作原理是, 6 kV电源经QS1到高压变频器装置, 高压变频装置调节后经QS2输出控制电动机, 6 kV电源也可经QS3直接控制电动机。QS2和QS3存在机械互锁逻辑, 不能同时闭合。正常工作时采用变频回路即QS3断开, QS1和QS2闭合;变频器出现故障后工频运行时, QS1和QS2断开, QS3闭合。

2.5散热方案

为使高压变频器能长期稳定运行, 环境温度要求保持在0～40 ℃, 变化不大于5 ℃/h。由于义马气化厂锅炉现场环境灰尘大, 温度高, 散热方案采用空—水冷密闭冷却方式。

空—水冷却系统完全采用机械结构设计, 较空调等电力、电子设备安全、可靠。其主要原理是:将变频器的热风通过风道作用于空—冷装置, 进行热交换, 由冷却水直接将变频器产生的热量带走;经过降温的冷风循环排回至室内。空冷装置要求入口水温低于33 ℃, 以保证热风经过散热片后, 将变频器室内的环境温度控制在40 ℃以下, 满足变频器对运行环境的要求。空—水冷却系统冷却水与循环风完全分离, 水管线在变频室外与高压设备明确分离, 并且系统本身设有通风开放转换方式, 确保空—水冷却系统一旦出现问题, 不会对整个变频系统运行造成安全威胁和事故。同时, 由于房间密闭, 变频器利用室内的循环风进行设备冷却, 粉尘度低, 维护量小, 减小了环境对变频器运行稳定性的不利影响。

3改造效果

2台循环流化床锅炉的引风机通过高压变频器改造后, 节能效果良好。

(1) 提高了系统运行的稳定性。利用高压变频器对引风机的电动机进行变频控制, 实现了风量的变负荷调节, 解决了风门调节线性度差等问题, 切实提高了系统运行的稳定性。

(2) 延长了引风机大修周期, 节省检修费用和时间。引风机采用高压变频调速后, 减小了因风门变化造成的压流损失, 减少了阀门机械和引风机叶轮间的磨损, 减轻了引风机振动和轴承的磨损, 延长了引风机的大修周期, 节省了检修费用和时间[1]。

(3) 延长了引风机和电动机的使用寿命。引风机为离心电机, 启动时间长, 启动电流大 (6～8倍额定电流) , 对引风机和电动机的机械冲击力很大, 严重影响其使用寿命。而采用变频调速后能够实现软启动和软停车, 几乎不产生冲击, 可大大延长引风机和电动机的使用寿命。

(4) 在低转速下, 电动机不仅发热量低, 而且输入电压低, 有效减缓了电动机的绝缘老化。

(5) 节省大量电能。2台引风机每年可节约电量500万kWh。

参考文献

中高压变频器 篇11

关键词：高压变频器操作日常维护

近年来，高压变频器采用先进的电力电子器件IGBT，结合了现代电力电子学和自动控制领域的多项最新科技成果，以高可靠性，高效率，易操作为设计理念，满足现代工业对大中型风机水泵类通用机械的调速、节能以及工艺改善的需要，是一种采用单元串联多电平电压源型的高性能高压电机传动控制装置。具有电压波形完美、控制精度高等特点，最具小型化、占地空间小的特色，适用于各种三相异步及同步高压电机，是一种适合中国国情的实用型产品，是广泛应用于电力、建材、冶金、矿山、石化、市政等行业的高效节能产品，是大型电机传动控制的更新换代产品。并在电力、化工、冶金等行业推广应用，收到了很好的节能效果。但高压变频器的操作及日常维护工作未做好，将会给设备的安全运行带很多不利因素，根据本人的多年来的维护经验，高压变频器操作及日常维护工作要点如下：

高压变频器的结构主要特点：

目前国内高压变频器调速系统大部分都属于“高—高”电压源型高压变频器，采用单元串联多电平拓扑结构，主要有移相变压器，功率模块和控制器组成。

移相变压器为干式，绝缘等级为H级，高于普通的F级，可靠性高，维护简单。

功率模块采用近期低功耗IGBT管，高性能进口电解电容，保证设备的可靠性。

中文图文操作界面，给操作带来方便，人机界面为嵌入式系统，不存在普通工控机使用的风扇、硬盘等易损件。软件基于嵌入式操作系统，不会死机，不会遭受病毒感染，能确保系统的安全稳定。

操作：

1 变频运行

1.1 上高压电前的检查：

①变频器的移相变压器接线正确，各项电气试验合格。

②变频器二次电源工作正常。

③变频器无故障信号,变频器处于高压不就绪状态。若有故障信号应排除故障后，并按系统复位键恢复到正常状态。

1.2 正常开机：

先给旁路柜及变频器送上220V控制电源，将旁路柜的刀闸开关置于变频运行位置（旁路柜变频运行指示灯亮），再合上高压开关柜给变频器送上高压，待DCS界面上的高压指示灯亮以后，将给定频率调节到需要的频率，然后按变频器启动按钮启动变频器，变频启动完毕。

1.3 正常停机（紧急停机）：

①按STOP停止变频器，但不停高压（只有在控制方式为‘本地控制才有效），按变频柜的‘高压分断按钮能实现设备的连锁停机。

②在DCS上按操作界面的停机按钮停机（在远程控制方式下才有效）。

2 工频旁路运行

先将旁路柜刀闸置于旁路运行位置（旁路柜上旁路运行指示灯亮），合上高压开关柜的高压开关，通过调节出口阀门开度调节到所需要的压力或流量，工频启动完毕（工频停机同以前没上变频停机方法一样）。

3 人机界面基本操作（详细操作及功能解释见变频器用户手册）

整个人机界面显示共分四个主屏（系统状态、功能设置、参数设置、故障记录），四个主屏可以通过PRG键轮流切换。在每个主屏里有很多子菜单，子菜单的显示切换通过ATL+与ALT-来切换，当切换到需要设置的子菜单时再按上下箭头来切换，切换到所需的参数后然后按SET键将所设置的数据保存（若没有按SET保存则数据保持原来不变），设置完成后再按PRG键回到系统状态主屏。

举例一（将变频器本地给定、本地控制设定为DCS控制、DCS给定）：

按PRG到‘功能设置主屏，再按ATL+或ALT-键切换到‘给定方式子菜单，在‘给定方式子菜单中按上下箭头到‘模拟给定，然后按SET保存，再按ATL+或ALT-找到‘控制方式子菜单，在‘控制方式子菜单中按上下箭头到‘远程控制，再按SET键保存，设定完毕按PRG回到主运行界面。

举例二（将加速时间由50S改为60S）

按PRG到‘参数设置主屏，再按ATL+或ALT-键切换到‘加速时间子菜单，在‘加速时间子菜单中按上下箭头调整时间至60S，然后按SET保存，设定完毕按PRG回到主运行界面。

4 日常维护及注意事项

4.1 保持室内通风畅通，经常清洗或更换备用过滤网，(变频器运行时，用一张A4的纸张放在滤网通风处检查变压器柜与变频器柜的通风情况，看是否能将纸张牢牢吸住)。

4.2 保持室内干燥，检查室内是否有漏雨和漏水的地方。北方地区不要将汽暖和水暖通入到变频器室内，以防漏气漏水损坏设备。

4.3 室内要保持清洁，地面不要有灰尘和杂物。室内进风口的百叶窗外部不要堆放东西，以免堵塞进风通道，百叶窗要定期清理。冬季可将百叶窗关闭一部分，来保持室内温度。

4.4 夏天时经常检查室内温度，注意室内温度不要超过40℃；检查变频器的强制冷却风机工作是否正常。冬季时可以根据室外温度将冷却风道改为内循环，来维持变频器室内的温度。

4.5 设备停运检修时，要检查各功率柜上的强制通风风机运行的状况，定期加油或更换风机。

4.6 功率模块是变频器的主要发热元件，停机检修时，在有条件的情况下应使用压缩空气或吹风机将每个模块的散热板内进行吹扫。

4.7 测绝缘时不要用高压摇表测量变频器的输出绝缘，这样会使功率单元的开关器件损坏，做变压器耐压试验时必须将温控仪ABC三相的温度探头取出，将变频器到功率单元之间连接的高压电缆拆开，并短接变压器所有副绕组。

4.8 在变频器投运一两个月内，将变频器内所有进出线电缆、功率单元进出线及控制电缆等螺丝紧固一遍，停电检修时必须将旁路柜刀闸置于旁路位置以保安全，必要时可以将开关柜接地刀闸置于接地位置。

4.9 更换功率单元或紧固带电器件螺丝时必须等单元上指示灯完全熄灭以后方可进行操作，更换功率单元时尤其要注意保护好光纤，千万不要弯折、拉扯及挤压光纤。

4.10 更换功率单元应使用厂家提供的同型号和同容量的相同批次的，经过厂家检测合格的产品。

4.11 旁路柜及变频器的高压出线室柜门有电磁锁控制（旁路柜刀闸是机械连锁与电气连锁相结合），高压带电时请勿强行开锁。

4.12 变频器长期停机检修时应注意环境的湿度和温度，以防变频器的功率单元内部短路。

中高压变频器 篇12

随着经济的快速发展, 我们面临的能源短缺、环境恶化的局面越来越严重, 节约能源、降低损耗、保护环境成为社会各界的共识。热电联产方式由于供热量大、参数高、范围广、节能量多受到国家产业政策积极鼓励和支持, 因此在热电厂的建设和运行中, 进一步采取节能措施, 对更好的缓解能源短缺、降低运行成本无疑具有良好的经济价值和重要的现实意义。热电厂中拖动风机、水泵类辅机的高压厂用电动机的耗电量约占厂用电的80%左右, 而风机、水泵类辅机的变速调节所起到的节能效果可显著地降低厂用电率和发电成本, 随着电力电子技术的发展, 高压变频器在热电厂中得到了越来越广泛的应用。

1 高压变频器的优点

(1) 风机、水泵类设备负荷率变化较大, 传统的调节方式大多利用风道档板或出口阀门进行节流调整, 人为地增加了管道阻力, 增大了损耗, 造成浪费。而高压变频器通过改变风机、泵类的转速来达到节流的目的, 而且与热电厂DCS系统相连接, 可以实现高精度、宽范围的无极调速, 既便于流量的控制, 又节约了电能, 节能效果明显。

(2) 采用挡板调节时异步电动机直接启动的电流一般达到额定电流的5~6倍, 启动转矩很大, 容易造成电动机损伤。高压变频器可实现软启动, 启动电流很小, 大大延长了电动机的使用寿命。

(3) 采用高压变频器可对电动机功率因数实现就地补偿, 避免电动机启动时厂用电母线电压的大幅波动, 功率因数可提高到0.95, 无需电容补偿装置。

(4) 可方便实现电动机的频繁启停、正反转及旋转负载启动功能。当变频器瞬间断电时, 可在电动机还在旋转的情况下, 重新使转速跟踪至启动位置, 恢复运行。

(5) 具有完善的保护功能, 发生短路、过压、欠压、缺相、过流、过载等故障时能即时得到保护。

2 高压变频器应用中应注意的问题

鉴于高压变频器所带设备在热电厂中的作用, 如何使高压变频器能够长期稳定、可靠运行便显得尤为重要, 因此, 在变频器的安装及日常运行维护中应注意以下问题:

2.1 变频器的安装

由于变频器内部有很多电力电子元器件, 对温度、湿度等环境条件反应敏感, 要求较高。据研究表明, 环境温度超过允许值, 升高10℃后, 高压变频器使用寿命将减半。此外, 高压变频器运行情况是否良好, 与环境清洁程度也有很大关系。因此, 变频器应安装于无腐蚀性、易燃性气体, 无滴水、盐份、油烟和粉尘的干燥环境中, 室内使用。环境温度不低于-5℃, 不高于+40℃, 如环境温度超过允许值, 应安装安全可靠的通风散热装置和空调设备。并且变频器安装时, 除装置正面和背面操作距离满足规程规定外, 顶部及侧面需留足够的散热距离, 装置侧面距墙壁的最小距离不得小于800mm, 装置顶端距变频器室内屋顶的最小距离不得小于1500mm。变频器对环境湿度也有一定的要求, 环境湿度过高, 变频器本身的电气绝缘降低, 母排等金属部分容易腐蚀, 而湿度过低又容易致使绝缘破坏, 一般湿度保持在40%-90%为宜。

另外, 由于高压变频器内部有很多精密器件, 为保证设备的正常可靠运行, 务必使设备远离较大振动源;为防止相互干扰, 应避免和其它大干扰设备或精密仪器近距离放置。设备现场还应具备防止蛇、鼠等小动物侵入的防护措施, 避免小动物侵入造成系统接地短路而形成的设备损坏。

2.2 变频器的接线

接线前, 应核对导线截面积、电压等级是否符合要求。变压器和输入、输出高压电缆应进行耐压测试, 测试时功率单元不接入。

接线时, 输入和输出电缆应分别配线, 防止混线。引入柜体的电缆应排列整齐, 编号清晰, 避免交叉, 并应牢固固定, 不得使所接端子排受到机械应力, 防止绝缘损坏。柜体内的导线不应有接头, 导线芯线应无损伤。导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等, 均应牢固可靠。强、弱电回路不应使用同一根电缆, 并应分别成束分开排列, 当有困难时应设强绝缘隔板。信号线与电源线不要长距离平行布线, 信号线与通讯线必须采用屏蔽电缆, 屏蔽层单端接地。

2.3 变频器的日常运行巡视与维护

目前的高压变频器虽具有较高的可靠性, 但由于受环境因素的影响、变频器内部器件的老化及磨损等诸多原因, 都会导致变频器潜在的故障发生, 因此, 应做好变频器的运行巡视与维护保养。

日常的巡视检查工作主要内容包括:经常检查变频器室内是否卫生, 室内温度是否超过允许值;通风散热情况是否良好, 变频器下进风口、上出风口是否积尘, 散热风机运转是否正常;变频器是否有异常响声、振动及异味;所有电力电缆、控制电缆有无损伤, 电力电缆冷压端子是否松动, 高压绝缘热缩管是否松动;定期记录变频器的运行情况, 发生故障跳闸时, 要记录故障情况, 查明原因并排除后方可再次上电。

定期的运行维护保养工作主要内容包括:高压变频器因本身散热要求通风量大, 故运行一定时间以后, 表面积尘严重, 须定期进行清洁除尘。建议每运行一个月, 对变频器进行一次除尘操作, 重点是功率单元柜和变压器柜, 对变频器室进风口滤网和变频器进风口滤网进行清洗。如灰尘较多, 除尘周期可缩短。每运行半年, 对电路板、风道上的粉尘进行一次全面的清扫, 最好用吸尘器。投入运行第一个月内, 将变压器所有进出线电缆、功率单元进出线电缆、制动电阻柜进出线电缆以及控制电缆紧固一遍, 以后每半年紧固一遍。停机时, 将变频器前门打开, 仔细检查功率单元交、直流接线端子、变压器接线柱、进线柜接线端子有无变形、腐蚀、氧化, 连接处螺丝有无松脱, 各安装固定点处螺丝有无松脱, 固定用绝缘片或绝缘柱有无老化开裂或变形, 如有应及时更换, 重新紧固。在触摸屏中单独起动风机, 观察风机有无卡死或杂音, 必要时进行更换或维修。对功率单元快熔进行全面检查, 发现熔断及时更换。仔细检查端子排有无老化、松脱, 是否存在短路隐性故障, 各连接线连接是否牢固, 线皮有无破损, 各电路板接插头接插是否牢固。进出主电源线连接是否可靠, 连接处有无发热氧化等现象, 接地是否良好。如果变频器长期停机, 半年左右应通过高压电一次, 持续最少一个小时, 以防电解电容发生漏电增加、耐压降低的劣化现象。

3 结束语

本文从安装、接线及日常运行巡视与维护方面介绍了热电厂高压变频器应用中应注意的问题, 为热电厂建设与运检人员提供参考。

摘要：高压变频器由于良好的变速调节性能及明显的节能效果在热电厂中得到了越来越多的应用, 因其所带负载位置的重要性, 必须保障变频器的长期稳定、可靠运行, 本文从变频器的安装、接线及日常运行巡视与维护方面, 介绍了应用中应注意的一些问题, 为热电厂建设及运检人员提供参考。

关键词：高压变频器,安装,巡视,维护

参考文献

[1]吴学文.高压变频器在火电厂的应用[J].电力设备, 2006.