丰泰发电引风机电机变频改造项目设计方案

1、内蒙古丰泰发电引风机电机变频改造项目设计方案北京天福力高科技发展中心2007年 3 月目录1 .概述利用变频器驱动异步电机所构成的调速系统，对于节能越来越发挥 着巨大的作用，利用变频器实现调速运行，是变频器应用的最重要的一 个领域，尤其是风机、水泵等机械运行的节能效果最为明显。由于变频 器可以方便的实现软起动，因而可以有效地减少电动机启停时对电网的 冲击，改善电源容量裕度。2 .系统改造方案对于内蒙古丰泰发电有限公司引风机电机变频装置，北京天福力高科技中心根据招标书要求提供西门子罗宾康品牌完美无谐波系列 (Perfect_Harmony)高压变频器。该系列变频采用若干个低压 PW渡频功 率单元

2、串联的方式实现直接高压输由o该变频器具有对电网谐波污染极小，输入功率因数高，输曲波形质 量好，不存在谐波引起的电机附加发热、 转矩脉动、噪音、dv/出 及共模电压等问 题的特性，不必加输生滤波器，就可以使 用普通的异步电机，包括国产电机。2.1. 主回路方案如图一：K1、K2、K3组成旁路刀闸柜；用户高压开关 二白亘品氏汗美K2与K3互锁，K2闭合，K3断开，电机变 频运行；K2断开，K3闭合，电机工频运行。2.2. 变频器运行方案2.2.1. 变频器正常工况此时，变频器满足运行条件，可以变频运行电机，操作如下：? 断开旁路柜的旁路刀闸K3；? 闭合变频器进线刀闸K1 与出线刀闸K2；?闭合6

3、KV高压开关；?启动变频器，此时变频器输由。50Hz、。6000V可调的电压，实现变频驱动电机以达到调节风量的目的。图一主回路方案图2.2.2. 变频器异常工况此时，变频器不满足运行条件，为确保系统持续运行，应工频运行电机。操作如下：?断开变频器进线刀闸 K1与曲线刀闸K3 （使变频器退由系统）；? 闭合旁路柜的旁路刀闸K2；?闭合6KV高压开关；?此时6KV电网直接驱动电机，电机工频运行。2.2.3.变频器基本性能简介?变频器为高-高结构，6KV直接输由，不需输由升压变压器，输由 为单元串联移相式 PW昉式，输由相电压至少为 13电平，线电压 至少为25电平；?系统一体化设计，包括输入干式隔

4、离变压器，变频器等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输由、低压控制电源和控 制信号线即可。整套系统在由厂前进行整体测试。；? 36脉冲整流 输入符合并优于IEEE5191992及GB/T1451993标 准对电压失真和电流失真最严格的要求；?在20100%勺负载变化情况内达到或 超过0.95的功率因数（无需 功率因数补偿装置）?无需滤波器 变频器就可输出正口输出电流和电压波形，对电机没有特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。具有软 起动功能，没有电机启动冲击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行；?变频装置输曲波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。可避免

5、风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能；?变频装置对输由电缆长度无任何要求，电机不会受到共模电压和 dv/出的影响；?变频器可在输由不带电机的情况下进行空载调试，也可在没有6KV高压情况下用低压电进行空载调试;?控制采用无速度传感器矢量控制、起动转矩可达150%?变频器对电网电压波动有极强的适应能力，电压下降45%仍可降额运行；?变频器效率为98.5%;?控制系统采用全数字微机控制，有自诊断功能；?电机参数自动检测、控制系统参数自动优化；?变频器功率单元和主控系统通讯采用光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好；?带中心点漂移的功率单元旁路技术（选件），当一个单元由现故障时，仍能保

6、证正常输生能力，不会影响系统运行；?控制系统具有在线检测变频器输入电压、电流、输入有功功率、无 功功率、输入功率因素、累计用电量、输由电压、电流、功率、频 率、电机转速等；?频率精度：0.5%（所有因素下）；?过载能力为120% 1min,满足泵类和风机类负荷要求；?调速范围：0-100%连续可调；?力口/减速时间0.1-3600秒（根据负载情况可设定）；?输由频率0-120HZ（根据电机情况可设定）；?环境温度为-15+40 C, 95咐目对湿度，海拔1000米以下；?变频器抗地震能力为 7级，振动0.5G;?临界速度可跳过（共3组，可任意设定）；? 用户可调的数字表，可显示速度，电流， 电

7、压， 功率， 用电度数等；2.2.4. 变频器控制接口（可按用户要求扩展）? 2路420mA< 010V模拟量输入 ；? 4路420mA模拟量率曲或010V用以输由电机电压，电流和频率等指示信号（ 可程序修改） ；? 5 点开关量无源输入：自动起动/ 停止，手动起动/ 停止，紧停，复位等；? 7 点开关量无源输出：变频器就绪，运行，故障等（ 容量220VAC/5A）；?变频器带有MODBUS485讯接口和以太网接口，可以将功率因素、输由频率、输由电压等参数通过通讯接口传送至PLC或DCS2.2.5. 变频器结构? 变频器的功率单元为模块化设计，可以从机架上抽出，移动和更换，所有单元可以互

8、换，更换单元不须专用工具，更换一个单元的时间一般小于10 分钟；?逆变器侧采用高开关频率的IGBT器件，保证良好的输曲波形;? 输入侧的隔离变压器能保护电机不受共模电压的影响；? 整个变频系统采用空冷；? 变频系统正面开门，可靠墙布置；2.2.6. 变频器的保护? 变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器过热，电机过载，输出接地，输出短路等保护功能；? 变频装置有隔离变压器的各种保护；? 变频器带转速跟踪再起动功能；3. 施工方案3.1. 变频器的安放由于风机房内空间开扩，环境相对较好，为了减少投资，经过现场勘察，在不妨碍风机电机的检修空间的情况下，将变频器安放在风机房内的风

9、机旁边为最佳方案，无需单独建设变频器室，变频器摆放的位置参见图二。变频器可以放置在预先做好的基础上，基础应预留电缆沟（参见图三）或预埋电缆管，柜体基础应平整，基础结构可以选用100X48X5.3规格（腰高100mm宽48mm厚5.3mmj）的槽钢焊接成一个整体（柜体基础结构见图四），将基础型钢预埋在基础里，其顶部平面可与地坪面相平或稍高一点，基础型钢应可靠接地，柜体应安装或点焊接在基础型钢上，保证基础钢和变频器柜体可靠连接。图二 变频器在风机房内的安放位置示意图? 变频器结构参数：1）、1800KW质频器柜体尺寸为4877 X 1219X 2915 （宽*深*高，mmi,参见图一（单位：英寸/

10、 毫米 ） ；2）、1800KW频器柜体总重量约为 5500kg;a 前视图b 顶视图图三1800KW变频器外形图图四1800KW变频器基础示意图3.5.变频器进机组DCS信号（供参考）由于罗宾康高压变频器的动力和控制电缆的开口都在变压器柜的前顶部或底部，因此变频器可靠墙安装以节省空间，如果电缆从底部进入，则应在座基下预留电缆沟。图五是一种可行的安装实例。也可根据现场实际情况，在变频器柜底部预埋电缆保护管，施工完成后，将地面回复原貌，可以大大节省工作量，加快施工进度。图五 电缆从底部进入时的安装实例3.3. 暖通设计方案为了解决变频器通风散热，一般情况下建议变频器加装通风散热风道或加装空调，但

11、在丰泰1 、2机组风机房内，空间开扩，通风情况较好，可以不用加装空调。如果在夏天室内温度过高，可以加装通风散热风道。变频器变压器柜和功率单元柜顶上各有风机，该风机运输过程中和变频器柜是分开运输的，变频器安装就位以后再把风机装上即可。如果要在风机上加装风机罩将变频器风机抽出的热风排到室外去，对该风机罩的设计要求如下：? 要求不因风机加装风机罩而使风机通风量减少；? 变压器柜顶风机和功率单元柜顶风机必须分别加装风罩, 不能合二为一；? 风机罩在扣到风机上以后，风机罩四周与风机四周的距离都不得小于3 公分；? 如果高压进线和控制电源进线从柜顶进入, 则风机罩不能将这些线覆盖；?风道出口应向下倾斜（防

12、雨）；?风道出口应加铁丝网（防鼠）。3.4. 变频器内部安装接线及端子排出线图3.4.1. 变频器内部的电气接线1、高压输入、输出接线参见图六；2、低压部分端子排出线参见图七；图六 变频器系统示意图图七 端子排出线图注：图七接口数目及定义仅供相关设计参考，实际接口及接线以正式图纸为准。TB2端子变频器类型机组DCS功能说明3-4REMOTESTART：DIDO远方起动用户提供干节点（常开），容量24Vdc/1A;端子4为变频器提供的电源线。5-6REMOTESTOP：DIDO远方停止用户提供干节点（常闭），容量24Vdc/1A;端子6为变频器提供的电源线。7-8REMOTERESET：DIDO

13、远方复位用户提供干节点（常开），容量24Vdc/1A;端子8为变频器提供的电源线。9-10REMOTEE_STOP：DIDO现场急停用户提供干节点（常开），容量24Vdc/1A;端子10为变频器提供的电源线。33-34AUTO/HANDDIDO远方自动/手动用户提供干节点（常开），容量24Vdc/1A;端子34为变频器提供的电源线。11-12VFDFAULTDODI变频器故障变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。13-14VFDALARMDODI变频器报警变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。15-16VFDREADYDODI变频器就绪变频器提供干节点输出（

14、常开）；容量 220Vac/5A。17-18SPAREDODI备用变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。19-20VFDRUNNINGDODI变频器运行变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。21-22VFDSTOPDODI变频器停止变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。23-24SPAREDIDI备用变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。25-26SPAREDIDI备用变频器提供干节点输出（常开）；容量 220Vac/5A。44-45-46TRIPINPUTMVDODI跳用户 局压开关变频器提供干中点输出（1常开/1常闭）

15、；容量 220Vde/5A。TB2ELV 子巧功能说明53-54-554-20mAMOTORPOWERAOAI电机输出功率用户米用屏蔽双绞线，其中端子 55为屏敝接地点56-57-584-20mAMOTORVOLTAGEAOAI电机转速用户米用屏蔽双绞线，其中端子 58为屏敝接地点59-60-614-20mAMOTORSPEEDAOAI电机 转速用户米用屏蔽双绞线，其中端子 61为 屏敝接地点62-63-644-20mASPAREAOAI备用用户米用屏蔽双绞线，其中端子 64为 屏敝接地点65-66-674-20mAROMOTESPEEDAIAO电机转速给定用户米用屏蔽双绞线，其中端子 67为

16、屏敝接地点DEMAND68-69-70SPAREINPUTAIAO备用用户米用屏蔽双绞线，其中端子 70为屏敝接地点注：接口可扩展；仅供设计用，实际接线位置以正式图纸为准3.6. 变频器输入输由接口说明以下内容请对照图六、图七。3.6.1. 高压接口?高压三相输入 L1、L2、L3接用户输入三相交流电源 6kV, 50Hz;?高压三相输由 T1、T2、T3接用户三相 6KV异步电动机；3.6.2. 低压控制接口? 2路420mA模拟量输入信号，1路可用于PLC或DCS转速给定，1 路备用或用于远端手动速度给定。? 4路420mA模拟量输由信号，用于输由电机电流和转速等指示信号（可编程配置）。?

17、 8点开关量无源输入（使用VFD内部电源220VAC用户不需要外加电源），用于起/停、远方/就地控制。接点功能可以编程重新定义。? 8点开关量无源输由（干接点，容量为220VAC/5A）,用于状态/故障指示。接点功能可以编程重新定义。?变频器具有跳6KV高压干接点输由（1常开/1常闭，容量为220VDC/5Q,用于高压开关柜连锁。?配置MODBU通信接口和以太网接口3.7. 电 源要求、接地要求3.7.1. 电源要求?高压输入电源：6 10%KV三相，50 10%Hz?低压控制电源：380 10%V三相，50 10%Hz , 20A, 2路；3.7.2. 接地要求? 变频器的总接地点应与接地网

18、可靠相接，接地线径至少为#1AWG( 42.4 mm2) ， 接地电阻小于4 欧姆。? 输入输出电缆的屏蔽层(或铠装层)接变频器的总接地点。3.8. 变 频控制方案#2 炉 A、 B 引风机电机全变频运行方式为：两台高压变频器带两台引风机运行，全变频运行方式下两台引风机挡板全开，每台引风机的运行转速分别由DCS发生控制指令，通过高压变频器逆变输由，控制电动机转速，达到控制吸风机转速的目的；每台引风机的转速可以在DCS系统中手动加入偏置量微调，以达到最佳控制；同时取消挡板自动回路，只做大连锁，吸风机变频转速控制参与大连锁；变频运行方式下的引风机挡板全开，使用转速调节流量；工频运行方式下的引风机使用原有的挡板手动调节流量；工频运行状态：在高压变频器两台停运时，两台吸风机由两台高压变频器的旁路刀闸切换到工频状态下工频运行；工频运行方式下的引风机使用原有的挡板调节流量。以上控制方案供需方参考，具体控制方案，在系统调试时由需方最终确定，供方负责变频器本体设备的调试工作3.9. 施工方案计划（初步）厅P工序名称工序内容时间（工作日）施工方备注1施工力荣系统施工所需相关资料和图纸；2供需双方协商2土建施工预