高压变频技术.ppt

高压变频节能技术培训教程 培训内容一 国家 十一五 节能目标二 高压变频器的基本知识三 高压变频技术与应用四 合同能源管理模式 一 指导思想 以科学发展观为指导 落实节约资源基本国策 围绕实现 十一五 GDP能耗降低20 左右的目标 以提高能源利用效率为核心 以企业为实施主体 大力调整和优化结构 加快推进节能技术进步 建立严格的管理制度和有效的激励机制 加大政府资金的引导力度 充分发挥市场配置资源的基础性作用 调动市场主体节约能源资源的自觉性 尽快形成稳定可靠的节能能力 为实现国家节能目标奠定坚实的基础 二 实施原则 1 坚持企业为主实施与政府引导推动相结合 2 坚持节能与结构调整 技术进步与环境保护相结合 3 坚持发挥市场机制作用与政府宏观调控相结合 4 坚持依法强化管理与政策激励相结合 5 坚持突出重点 示范带动与统筹兼顾 分类指导相结合 6 坚持整体推进与分年度有效实施相结合 贯彻落实国务院决定精神确保实现 十一五 节能目标 一 国家 十一五 节能目标 三 电机系统节能工程 1 现状和问题 电动机及被拖动设备效率低 电动机 风机 泵等设备陈旧落后 效率比国外先进水平低2 5个百分点 系统匹配不合理 大马拉小车 现象严重 设备长期低负荷运行 系统调节方式落后 大部分风机 泵类采用机械节流方式调节 效率比调速方式约低30 全国现有各类电机系统总装机容量约4 2亿千瓦 运行效率比国外先进水平低10 20个百分点 相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时 2 如何实施 更新淘汰低效电动机及高耗电设备 推广高效节能电动机 稀土永磁电动机 高效风机 泵 压缩机 高效传动系统等 一 国家 十一五 节能目标 提高电机系统效率 推广变频调速 永磁调速等先进电机调速技术 改善风机 泵类电机系统调节方式 逐步淘汰闸板 阀门等机械节流调节方式 重点对大中型变工况电机系统进行调速改造 合理匹配电机系统 消除 大马拉小车 现象 被拖动装置控制和设备改造 以先进的电力电子技术传动方式改造传统的机械传动方式 逐步采用交流高调速取代直流调速 优化电机系统的运行和控制 推广软启动装置 无功补偿装置 计算机自动控制系统等 通过过程控制合理配置能量 实现系统经济运行 重点改造领域 电力 用变频 永磁调速及计算机控制改造风机 水泵系统 重点是火力发电机组 冶金 鼓风机 除尘风机 冷却水泵 加热炉风机 铸造除鳞水泵等设备的变频 永磁调速 有色 除尘系统自动化控制及风机调速 一 国家 十一五 节能目标 通用变频器 国际上更习惯于将1KV以下的低压变频器称作通用变频器 低压变频器 高压变频器 我国将3KV以上所有的变频器称为高压变频器中压变频器 国际上1 10KV的变频器称为中压变频器 二 高压变频器的基本常识 1 认识变频器 2 变频器的分类 1 按电压等级和用途可分为通用变频器和高压变频器 2 按中间环节有无直流可分为交交变频器和交直交变频器 3 按直流电源的性质可分为电流型变频器和电压型变频器 4 按有无中间低压回路可分为高高变频器 高低高变频器 5 按输出电平数可分为两电平 三电平 多电平等变频器 6 按串联方式可分为功率器件串联多重叠和功率单元串联多重叠加 H桥型 变频器 二 高压变频器的基本常识 高压变频器的特点可以归结为 电压高 功率大 可靠性要求高和技术复杂等 下面分别说明之 a 电压高 3kv 6kv 10kvb 功率大 400KVA 10000KVAc 技术复杂 交 交型 交 直 交型 电流型 电压型 二电平 三电平 多电平等 d 可靠性要求高 a 对大功率电力电子器件的容量和可靠性要求高 B 对变频器运行场合可靠性要求高 3 高压变频器的特点 二 高压变频器的基本常识 4 高压变频器的可靠性高压变频器几乎都是工矿企业的关键设备 对其可靠性的高要求是不言而喻的 因此 可靠性的保证是高压变频器得到承认和推广应用的关键 可靠性的含义包括两个相互联系的概念 部件和整机的可靠性 用平均无故障时间2万小时 设备故障后的可维修性 维修时间高压变频器的可靠性源于每个部件可靠性的最优化 其中主要包括功率单元 控制单元和冷却系统三部分 二 高压变频器的基本常识 变频器 电动机 负载 风机 水泵 压缩机 升降机 隔离开关 旁路开关 隔离开关 5 高压变频器驱动高压电动机的原理与作用 3KV6KV10KV 1 原理 二 高压变频器的基本常识 2 作用 A 节能增效 驱动风机或水泵 可调节风量或水流量 取代老式的依靠挡板或阀门改变流量的方式 达到节能的效果 一般说来 使用交流变频调速 由于消除了阀门 或档板 的能量损失并使风机 水泵的工作点接近其峰值效率线 总效率可提高20 60 B 软启动功能 大型交流同步电动机或异步电动机以往多用直接起动或降压起动 起动电流大 造成电网电压降低 影响其它电气设备的正常工作 而且电机主轴的机械冲击大 易造成疲劳断裂 影响机械寿命 当电网容量不够时 甚至有可能起动失败 如果使用高压变频器 就可以实现 软 起动 电机速度从零开始起动 起动电流限制在额定值以下 一般在额定电流的1 1 5倍以内 主轴以选定的加速度平衡升速 直到指定的速度 变频装置的特性保证了起动和加速时足够的力矩 消除了起动对电机的冲击 保证电网稳定 提高了电机和机械的使用寿命 二 高压变频器的基本常识 C 负载工艺要求 可精确地调节速度和流量 保证工艺质量 可直接与工作机械耦合 省去减速器等中间机械环节 减少设备投资费用 可接受计算机或PLC的模拟或数字信号 进行实时控制 控制性能优越 基于上述特点 高压变频器特别适用于根据工艺要求 需要对速度或流量进行控制的场合 二 高压变频器的基本常识 其他几种调速装置 变极调速电磁离合器调速液力偶合器调速转子串电阻串级调速变频调速 二 高压变频器的基本常识 PowerSmart系列高压变频器 电压源型 三 高压变频技术与应用 PowerSmart系列高压变频器 电压源型 三 高压变频技术与应用 PowerFlex7000系列高压变频器 电流源型 三 高压变频技术与应用 PowerFlex7000系列高压变频器 电流源型 三 高压变频技术与应用 PowerEasy系列高压软启动器 三 高压变频技术与应用 PowerSmart系列高压变频器的特点 全系列模块化设计 外形美观 结构紧凑 使得MTTF小于30分钟 采用优化空间矢量PWM控制 输出波形接近正弦波 谐波成份很小 运行平稳 对电机不会产生谐波影响 采用特别的空间矢量模型及正弦波比较法 使得转矩脉冲窄 控制精度高 避免了机械共振 功率因数高 无需功率因数补偿装置 输入谐波小 对供电系统不会产生明显的谐波畸变 输入输出不受电缆长度的影响 输出电平数达到25和37阶梯波 dv dt很小 所以不会产生臭氧现象 由于dv dt很小 更不会对电机的绝缘产生现象 采用最新一代IGBT功率模块 低压差 损耗小 效率高 瞬时输出电压自动调整 即使电网存在较大的波动 输出电压也基本保持不变 三 高压变频技术与应用 PowerSmart系列变频器特点采用双片高速DSP控制 使得指令在纳秒级完成 摒弃了工控机控方式响应速度慢 毫秒级 易出现 死机 的问题 全部的电子元器件 均采用进口名牌产品 采用先进的反擎住技术 使得IGBT更加可靠运行 选用具有内部软恢复特性二极管的IGBT 降低了系统的EMI 调速范围宽 可实现0 100 乃至120 的调速要求 故障的自诊断及保护功能相当完备 完整的参数化功能 对于用户的各种应用可全面支持 采用软启动技术 减小了对系统和电动机的冲击 功率单元模块内设置通电缓冲电路 使得整流晶闸管更加可靠运行 同时减少通电瞬间电流对模块的冲击 采用空间矢量模型 使得转矩脉冲窄 控制精度高 避免了机械共振 支持中心点偏移式的旁路技术 当某一个功率单元失效时 能够立即对该单元实施旁路处理 整个变频器的输出仍能维持94 以上的电压 这保证了系统的不间断运行 三 高压变频技术与应用 三 高压变频技术与应用 PowerEasy系列高压软启动器广泛应用于石油化工 电力工业 冶金钢铁 城市建设等行业的各种锅炉鼓风机 引风机 油泵 水泵 轧机等领域的高压大功率交流电动机的启动和停止运行 该装置在电动机启动时中 利用先进的可控硅移相调压技术 调节输出到电机的电压和电流从而减小电动机起动过程中由于电流引起的电网波动和机械冲击 软启动使电机平稳起动 功能齐全 任意可选的多种启动功能 包括标准软启动 恒流软启动 限流软启动 双电压斜坡软启动 带电突跳功能的软启动等 软停车功能 避免了因急停车而造成的水锤效应 完善的功能保护 包括短路 过流 限流 过压 欠压 过负载 缺相 三相电流不平衡保护 过热 CPU故障 通信故障 脉冲故障等各种故障状态报警 及时处理保护软启动器及电机 同时启动报警系统在人机界面上给出详细的故障信息 利于操作人员维护处理 旁路功能 在完成启动后将旁路接触器闭合 软启动器切换到旁路状态 一拖多方式 是用一台软启动器同时拖动几台电动机起动的方式 石油行业 变频技术与应用 化工行业 冶金行业 发电厂 水泥行业 铁路车辆 市政行业 三 高压变频技术与应用 三 高压变频技术与应用 高压变频器在热电厂热网循环系统中的应用 绥化中盟热电厂 绥化中盟热电厂电绥化市目前唯一的以热电联产的燃煤电厂 建筑面831 4万平方米 2006年绥化中盟热电厂投产 可实现集中供热640万平方米 1 系统主回路方案变频器控制为一拖一方案 变频器接于电压为10KV的主动力电源系统 用于电动机的变频调速 为了增加运行安全性 变频器另加一套旁路系统 2 应用九洲电气的PowerSmart10000高压变频器带来的节能效应热网循环泵三号机组工频运行时 电机额定电压为10KV 额定功率1000KW 电机电流约为75A左右 在相同的运行时间内 工频运行时 有功电耗 72000kW h 无功电耗 21921kW h 总出水量 313632m3 功率因数 0 875 平均单耗在229 5 在变频调速正常运行后 电流约为60A 频率在40Hz时的有功电耗 33590kW h 无功电耗 9321kW h 总出水量 235224m3 功率因数 0 96 平均单耗降至142 8 节电率在35 左右 节能降耗效果非常显著 三 高压变频技术与应用 节电效果 该系统生产周期大约为1小时 出铁时间为20分钟 间隔约40分钟 系统配置电机额定电流为80 8A 根据试运行情况及其它生产线的实际运行情况预计该电机运行电流应在60A 以变频器上限运行频率45Hz时 电流为45A 间隔时间运行频率20Hz时 电流为20A 根据公式P 3 U I cos P工 P变 P工 节能效果显著 达到42 7 从三个月的运行情况来看 运行稳定 可靠 简便实用 节能效果显著 改善了工作人员的工作环境 降低了值班人员的工作强度 并且变频器对电机具有保护功能 减少了维修费用 延长了电机及风机的使用寿命 给我们企业带来了比较显著的经济效益 变频器在炼铁厂高炉风机除尘中的应用 莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂 我厂的3 高炉风机除尘 采用变频器进行调速 JD BP37 630F型高压大功率变频器 装配高 高形式 对高压除尘630KW 6000V风机进行调速 该设备于2002年8月底开始安装调试 2002年9月初正式投入运行 运行状况良好 节能效果明显 三 高压变频技术与应用 高压变频技术在电弧炉除尘系统中的应用 大冶特钢集团某炼钢厂 电弧炉 简称电炉 主要是通过用废钢 铁合金和部分渣料进行配料冶炼 根据不同的钢种要求 可以接受高炭铬铁水和脱磷铁水 然后熔制出碳钢或不锈钢钢水供炼铸用 通过对上表原始数据的处理 可以得出 除尘系统在变频改造后较改造前 吨钢除尘电耗降低了17 390kW h 设备节电率高达58 63 节能效果显著 在电弧炉除尘系统中应用高压变频调速技术不仅对有效改善现场生产状况 提高钢产量降低吨耗有着重要的意义 而且每年可节约230万元左右的电费开支 在电弧炉除尘系统中应用高压变频调速技术是完全正确的 1 什么是合同能源管理合同能源管理是一种新型的市场化节能机制 其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式 这种节能投资方式允许客户用未来的节能收益为工厂和设备升级 以降低目前的运行成本 或者节能服务公司以承诺节能项目的节能效益 或承包整体能源费用的方式为客户提供节能服务 能源管理合同在实施节能项目的企业 用户 与节能服务公司之间签订 它有助于推动节能项目的实施 依照具体的业务方式 可以分为分享型合同能源管理业务 承诺型合同能源管理业务 能源费用托管型合同能源管理业务 四 合同能源管理 70年代中期以来 一种基于市场的 全新的节能新机制 合同能源管理 简称EPC 在市场经济国家中逐步发展起来 而基于这种节能新机制运作的专业化的 节能服务公司 在国外称ESCO 在国内简称EMCo 的发展十分迅速 尤其是在美国 加拿大 EMC已发展成为一新兴的节能产业 2 什么是节能服务公司 EMCo 节能服务公司 EMCo EnergyManagementCompany 国外也称ESCO EnergyServiceCompany 又称能源管理公司 是一种基于合同能源管理机制运作的 以赢利为目的的专业化公司 EMCo与愿意进行节能改造的客户签订节能服务合同 向客户提供能源审计 可行性研究 项目设计 项目融资 设备和材料采购 工程施工 人员培训 节能量监测 改造系统的运行 维护和管理等服务 并通过与客户分享项目实施后产生的节能效益 或承诺节能项目的节能效益 或承包整体能源费用的方式为客户提供节能服务 并获得利润 滚动发展 四 合同能源管理 四 合同能源管理 3 合同能源管理业务主要内容 1 能源审计 针对客户的具体情况 测定客户当前用能量和用能效率 提出节能潜力所在 并对各种可供选择的节能措施的节能量进行预测 2 节能改造方案设计 根据能源审计的结果 对能源系统现状提出如何利用成熟的节能技术来提高能源利用效率 降低能源成本的方案和建议 3 施工设计 在合同签订后 由节能服务公司组织对节能项目进行施工设计 对项目管理 工程时间 资源配置 预算 设备和材料的进出协调等进行详细的规划 确保工程顺利实施并按期完成 4 节能项目融资 节能公司负责向客户的节能项目投资或提供融资服务 包括自有资金 银行商业贷款等 5 原材料和设备采购 EMCo根据项目设计的要