国产高压变频器在除尘风机上的应用

1、国产高压变频器在除尘风机上的应用梁丽萍1,童明胜2(1济南钢铁集团总公司，山东济南250101； 2山东省冶金科学研究院，山东济南250014)目录0摘要11前言22除尘风机工艺要求22.1电机和风机参数32.2调速要求33高压变频器调速系统33变频器技术参数33.2高压变频器调速原理43.3高压变频器技术特点54运行效果60摘要为了进一步节能降耗、降低生产成本，济钢第三炼钢厂lf精炼炉除尘风机 采用了国产高压大功率变频调速技术。变频系统采用多个功率单元串联的形式, 通过“功率裂变”与高压“再生”技术，直接带动高压电机，输出谐波小；釆用 “stt”技术，旋转负载可直接启动；采用高压输出突发短路

2、“scp”防护技术， 可有效保护电机和变频系统的安全。改造后运行情况表明，平均节能率达55%, 年节约电费208万元。关键词：高压变频器；除尘风机；节能屮图分类号：tf341.9； tm921.51文献标识码：b文章编号：1004-4620 (2007) 06-0012-03application of domestic high voltage frequency transformer in dusting fanliang li-ping 1,tong ming-sheng2(1 jinan iron and steel group corporation jinan 250101,ch

3、ina;2 shandong metallurgicalresearch institutejinan 250014,china)abstract： in order to further save energy,reduce consumption and decrease production cost,no.3 steelmaking plant of jinan steel used domestic technology of high voltage and large power frequency transformer to adj ust speed in dusting

4、fan serving for lf refining furnace.the transducer adapted the pattern of multi-power units in series and directly drives the electromotor by using the technology of u power fission v and high-pressure regeneration v ,so the fewer harmonious waves are exported.the transducer adaptd the technology of

5、 “stt” ,by which the transducer can be started directly when the electromotor revolves with load.the “scp" protection technology was applied in case of sudden short circuit during the procedure of high-pressure output to protect the security of electromotor and that of transducer effectively.th

6、e operation results after the transformation indicate that the average energy-saving rate reached to 55%and annual electrical bill saved was up to 2.08 million.key words： high voltage transformer;dusting fan;energy saving济钢第三炼钢厂lf精炼炉除尘风机电机，原设计采用电机直接启动且直接 驱动风机转子的运行方式。受生产能力的制约，只有约25%的钢水需lf处理, 由于频繁启动、停

7、车，造成了多次电机鼠笼条受启动冲击断裂的故障。为此，进 行了初步改造，增加了 1台降压启动装置，以减轻启动过程的冲击损害，同吋尽 可能减少停机次数（精炼间隔时间短则不停机）。这虽然保证了生产需要，但却浪 费了大量电能，尽管采取在不进行lf处理时关闭风门（约减少20%的流量）的措 施，每月实际耗电量仍人于40万kw -ho为了进一步节能降耗、降低生产成本， 决定采用国产高压大功率变频调速技术。2除尘风机工艺要求2.1电机和风机参数除尘风机参数如下:型号y524x4814no.22f；风量3.5x105 m3/h；全压 6 100 pa；轴功率934.7 kw；转速：980 r/mino电机参数为

8、：型号ykk630-6； 功率1 250 kw；功率因数0.87；定子电压10 kv；额定电流87a；额定转速995 r/min；绝缘等级f；防护等级ip54；共1台；冷却方式为上装水内循环风自冷 式冷却器。2.2调速要求济钢第三炼钢厂lf精炼炉除尘风机运行模式为：风量100%时间占年运行 时间的30%,风量80%时间占年运行时间的70%。根据lf炉每个处理周期38 min 内风量需求段的不同，并考虑到不连续处理的间断时间，认为可按照额定转速的 100%、75%、50%、25%4种模式运行，各档速度运行时间比例分别为25%、35%、 15%、25%,且各档速度可根据需要重新设定。变频器在由任一

9、低档位向高一档 位提速吋，响应时间小于30 s。对变频器降速吋间不作具体要求,但在减速过程 中如果需要提速,变频器应能满足提速要求。3高压变频器调速系统3.1变频器技术参数型号zinvert-a9h1500/10y；电压源型，高高结构；额定电压10kv；额 定容量1 500 kva；输入频率4555 hz；输入电压波动范围65%115%；输入 功率因数0.96 020%负载）；额定负载下效率（含整流变压器）96%；输出频 率范围1120 hz；输出频率分辨率0.01 hz；过载能力1 min 130%, 180%立即 保护；加减速时间03 000 s；运行环境温度545°c；贮存/运

10、输温度4070°c； 冷却方式为上装水内循环风自冷式冷却器；环境湿度v90%,无凝结；安装海拔 高度 1 000 m, 1 000 m降额运行；防护等级ip20。3.2高压变频器调速原理zinvert系列智能高压变频调速系统通过“功率裂变”与高压“再生”技 术（“屯池组”技术），直接带动高压电机，具有对电网污染小、输出谐波小的特 性，各项技术指标符合相应标准要求。321系统原理zinvert系列智能高压变频调速系统采用多个功率单元串联 的形式。电压叠加原理类同于“电池组叠加”技术。对于10kv系统，每相9单 元串联，每个功率单元输出交流有效值vo为642 v,相电压为5 774v,线

11、电压 为10 000v（见图do图1电压叠加形成高压输出原理结构322功率单元结构功率单元主要由三相桥式整流桥、滤波电容器、igbt逆 变桥构成，同时还包括由功率器件驱动、保护、信号采集、光纤通讯等功能组成 的控制电路，如图2所示。通过控制igbt的工作状态，输出pwm电压波形, 如图3所示。每个功率单元在结构及电气性能上完全一致，可以互换。图2功率单元电路结构图3单元输岀pwm波形3.3高压变频器技术特点ozinvert高压变频器将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压 输岀（如图1所示），此方法类似于干电池叠加，通过若干个功率单元的叠加可产 生所需要的相电压数值。每个功率单元输出1/n

12、的额定电压、l/3n的额定功率， 单元的功率模块只承受1/n的额定相电压。因此可选择低压功率模块，单元电势 羌由变压器线圈来承受。2）该变频器通过“功率裂变”与高压“再生”技术，直接带动高压电机，因 此输出谐波小、对电网污染小。每个功率单元输出三电平，通过移相叠加输出电 压近似正弦波，不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动，不必加装输出滤 波器就可以用于普通异步电动机，并且电压的跳变仅为单个功率单元直流电压值, dv/dt小，对电机无伤害，可直接适应于普通异步电动机的节能改造。3）利用“stt”技术，旋转负载直接启动。以往高压变频调速系统只能在电 机静态下启动，zinvert型高压变频器采用

13、了 “stt”算法技术，可确保电机 在调速范围内的任何转速下，无需停车，直接无冲击启动智1能高压变频调速系统。 因此，可以实现高压电机即时的启动和停止控制。4）高压输出突发短路“scp”防护技术。高压电动机在长时间的运行过程中， 电缆头或电机内部两相短路的情况吋有发生，由于igbt管安全工作区的限制， 几毫秒内只允许几倍于额定电流的电流流过。因此巨大的相间短路电流极有可能 瞬间损坏输出主回路igbt逆变管。为此，zinvert设置了三重短路保护功能， 可有效保护电机及高压变频调速系统的安全。5）允许掉电时间可达30 s。由于电网容量或其他因素的影响，输入电压的瞬 时跌落或瞬时停电时有发生，但经

14、过一段时间后电压往往能自行恢复。一般的高 压变频器在输入电压跌落超过一定时间或是输入掉电后，变频器便会保护停机， 或者是最多支撑运行几秒钟后停机。zinvert高压变频器充分考虑了此种因素 的影响，在输入跌落或掉电后，只要是在设定的时间内电压恢复正常（最长可设 定至30 s）, zinvert能自行无冲击启动，将电机拖动至运行前的状态，不会终 止后续生产。6）多回路供电技术，高可靠性emc设计，超级看门狗技术保证系统运行稳 定性。zinvert变频器控制系统可靠性高，控制电源具备外部提供辅助控制电 源、内部高压自产控制电源、内置ups电源等3路供电冋路，各冋路之间无扰 切换。高压带电后，即使无

15、任何外部输入电源，成套系统均可正常工作，进一步 提高了可靠性。釆用光纤通信、光电隔离、电磁隔离、滤波模块、软硬件看门狗、 柜体导电密封等emc措施，大大提高系统的抗干扰性能，“超级看门狗”实现 控制电源2s内的完全失电、控制系统复位后仍可恢复至正常设定运行状态，保 证系统运行的可靠性与稳定性。7）该变频器具有加、减速自适应模糊控制技术，保证在不正确的加、减速设 定时间或负荷变化调速时，装置不会出现加速过流保护停机、减速过压保护停机 的现象，有效地解决了加、减速时间的自适应控制。另外，具有此控制功能的高 压变频器，对于紧急事故处理等需要快速调整频率的风机、泵类控制具有实际意 义。4运行效果zinvert-a9h1500/10y高压变频器现场运行情况表明，系统运行稳定、安 全可靠。自该变频器正式投运以来，连续无故障运行，只需定期对变频器进行除