（精编版）高压变频器渣泵研究管理论文

1、关注我 实时更新 最新资料高压变频器渣泵研究管理论文1引言广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称韶钢)位于韶关市南郊，占地面积8320m2。韶钢是中国500家最大工业企业和国家512家重点企业之一，世界100家大型钢铁企业排行第95位，具有年产钢160万吨以上能力。炼铁厂是韶钢 的一个主体生产厂，负责公司所需铁水和铁块冶炼。炼铁厂现有6座高炉，总炉容2405m3，年产生铁230万吨。高炉冶炼铁水过程中产生大量 的熔渣，通常是用大流量 的中压水将其降温并冲散，同时输送到水渣池回收，作为炼铁生产 的副产品。高炉生产是不间断 的，一般情况下每天出铁15次，在高炉出铁前、后各放一次渣，两次出渣时间约30

2、min，在此时间内要求水冲渣系统 的水泵满负荷工作，其余时间水泵只需保持约30%水流量防止管道堵塞即可。我厂4#-高炉使用ZGB-300型冲渣泵，机组有关数据如附表原系统运行时，起动前管道进出水阀门关闭，起动后阀门开度约90%，机组全速运行，电网电压6300V，电机运行电流33A，功率因数81.6%，耗电功率294kW。不需冲渣水时通过调节阀门在30%来调节水流量(此时电机电流25A)，耗电功率214kW，一方面导致大量 的节能损失，另一方面频繁操作阀门，致使其使用寿命大大降低，增加了停产更换阀门 的时间，为此我厂决定对4#高炉冲渣泵进行改造。2系统方案选择在选择调速方案时，我们曾从节省投资出

3、发考虑过使用调速型液力偶合器，但由于需将原机组 的混凝土基础全部打掉重新捣制，工作量大、施工周期长，将影响正常生产，为此决定采用高压变频调速器。面对当今国内外 的众多高压变频产品，2001年初，我们组织专业人员对国内外高电压、大功率 的变频器这一新技术进行了全面慎重 的考察论证，最后决定采用国产高电压、大功率变频调速装置，原因如下:(1)目前国产高压大功率变频器已具备和国外产品相抗衡 的技术水平;(2)更符合中国国情，如:变频器性能更适合国内电网状况、全中文操作界面等;(3)产品备件采购方便;(4)售后服务及时、周到;(5)性价比高于国外同类产品。通过招标形式，我公司选用了国内实力雄厚 的成都

4、佳灵电气制造有限公司生产 的JCS-6kV/400kWIGBT直接串联高压变频器。3佳灵IGBT直接串联高压变频器原理及特点目前，低压变频调速技术已比较成熟，但在高压变频调速技术方面，由于变频器 的核心功率器件耐压有限，所以高压变频器并不象低压变频器一样具有简单统一 的拓扑结构，从而产生了当今各种各样 的结构。佳灵高压变频器由于解决了IGBT直接串联这一世界性难题，使其具有和低压变频器一样简单 的结构。该产品成功融入IGBT直接串联技术、正弦波技术、抗共模电压技术和直接速度控制(DSC)技术，使得产品具有与其它形式(单元串联多重化、中心点箝位三电平等)产品无法比拟 的优越性，该产品已被列为“国

5、家重点技术创新项目”。图1可以看出:该系统由电网高压直接经高压断路器进入变频器，经过高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波，再经逆变器逆变，加上正弦波滤波器，简单易行地实现高压变频输出，直接供给高压电动机。其优点在于:(1)整个系统没有输入输出变压器，体积小重量轻，仅为其他品牌体积 的1/2，减少了基建投资，解决了我厂基建空间不足 的实际情况。(2)由于该变频器结构简单，无变压器，所以故障点大大减少，整个系统效率高，额定负载效率98%以上。(3)采用正弦波技术，大大提高输出波形质量，输出电压谐波含量小于3%，特有 的共模技术使整个系统 的共模电压及输出du/dt值完全符合MGI 的标准，

6、消除了电机振动现象，减小了轴承和叶片 的机械应力，不需更换我厂原有 的旧电机，无需降容使用。(4)采用用直接速度控制技术(DSC)，响应速度高于其它同类产品，转矩脉动小，低速仍能保持平滑静音运行。(5)可实现工频旁路，检修方便，而且具有完善 的系统保护功能。4改造方案由电机转速公式可知:n=60f(1-s)/p其中:s转差率n转子实际转数(r/min)f电流频率p电机 的极对数可见，只要改变电机 的频率f，就可以实现电机 的转速调节，高电压大功率变频器通过控制IGBT(绝缘栅双极型电力场效应管) 的导通和关断，使输出频率连续可调。而且是随着频率 的变化，输出电流、电压、功率都将发生变化，即负荷

7、大时转速大，输出功率大，负荷小时转速小，输出功率也小。由流体力 学可知:Q=Q(n/n)H=H(n/n)2P=P(n/n)3当泵机低于额定转速时节电为E=1-(n/n)3PT(kWh)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，通过变频改造，冲渣泵流量Q、压力H及轴功率P都将发生较大 的改变，不但节能而且大大提高了设备运行性能。以上公式为本厂提供了充分理论依据，我厂根据冲渣泵 的实际特性对其进行了具体改造，冲渣泵在冲渣时工作在49.5Hz，在不冲渣时工作在25Hz，考虑到工艺对调速精度要求不是很高，本系统只采用开环控制并在高炉值班室操作，需冲渣时给调节系统一个“1” 的信号，

8、电机高速运行，不需冲渣时将此信号取消，电机低速运行，取得了很好 的节能效果。5改造后 的系统实际运行状况变频器到厂后，我厂技术人员同成都佳灵电气制造有限公司派出 的技术人员一道，经过几天 的安装，一次性调试成功。于2001年11月28日开始正式运行，现已累计运行18个月，经过反复多种测试各运行参数一直正常，变频器质量性能良好，安全可靠，各项指标均达到了设计要求:(1)谐波抑制效果良好。电压谐波含量小于3%，符合IEEE519-1992和GB/T14549-93标准。(2)各种保护功能完善。过流、过压、欠压、故障保护等功能可靠，并且考虑了外部电网 的防雷击等多环节保护功能。(3)各种指示功能完备

9、。具有输入、输出电流和电压、运行频率、故障显示、运行状态指示等功能。(4)操作简便。同普通 的低压变频器 的功能操作方式相似，功能设置和调整简单方便。6节能量 的验证及测试方法(1)测量无变频调速时另一台机组在工频电压下运行 的电压、电流、功率因数。(2)测量有变频调速时机组在49.5Hz频率电压下运行变频器输入端 的电压、电流、功率因数。(3)测量有变频调速时机组在25Hz频率电压下运行变频器输入端 的电压、电流、功率因数。(4)测量仪表型号为:电压互感器:JDZJ-6;电压表:16L1-V;电流互感器:LZZB-1050/5;电流表:16L1-A;功率因数钳型表:HIOI-3266。通过上

10、述测量参数，根据P=1.73UIcos计算得出P50=294kW、P49.5=214kW、P25=82kW。7改造效益(1)节能经济效益机组49.5Hz运行和无变频器运行相比可节省功率P1=P50-P49.5=80kW机组25Hz运行和无变频器运行相比可节省功率P2=214kW-P25=132kW年节电量:W=(H1P1+H2P2)=365(7.580+16.5132)=1013970kWh(注:每年按365天计,H1:冲渣时间=1530/60=7.5小时;H2:不冲渣时间=24-7.5=16.5小时)经济效益:W电价=10139700.56=567823元(注:韶钢厂工业电价0.56元/kW

11、h)(2)节约维修费用因冲渣水含有大量 的炉渣，原系统管道和阀门在含渣水 的高速冲刷下，很短时间内管壁就会变薄、阀门密封损坏须重新更换，一般情况下每年需维修费用约15万元。经变频调速改造后，有一半时间内管道 的水流速度降低，磨擦减少，管道和阀门 的使用寿命大大延长，每年可降低维修费用约1/3，即5万元。(3)实现电机软起动功能，延长了电机寿命，大大减少了冲渣泵故障发生率。(4)提高了自动化水平，节约了大量工业用水。由上述可知，综合经济效益每年可达60多万元，一年即可全部收回成本。8结论通过对冲渣泵系统 的变频调速 的技术改造，我厂使用了成都佳灵电气制造有限公司制造 的IGBT直接串联高压变频器，经过较长时间 的运行检验，证明该产品性能可靠、功能齐全、技术先进，说明国内自主开发 的高压变频器在技术上已经处于世界先进水平。由于IGBT直接串联高压变频器无输入输出变压器、体积小、性价比高、综合性能好等方面均超过了国内外其它产品，是新一代高性能高压变频