国产高压变频器在除尘风机上的应用

1、梁丽萍童明胜123（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）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；采用“STT”技术，旋转负载可直接启动；采用高压输出突发短路“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。1刖言除尘风机工艺要求济钢第三炼钢厂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、停车，造成了多次电机鼠笼条受启动冲击断裂

2、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，同时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，每月实际耗电量仍大于40万kW*h.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。电机和风机参数22F；风量定电流87.1A；额定转速995r/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。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

3、间的70%.根据LF炉每个处理周期38min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运行故障率；掌握设备运行规律，规范干熄焦设备的检修，进一步缩短检修和年修时间，延长定修周期。干熄焦装置建设时间长，投资大，其工艺组成核心部分是干熄炉。因此干熄炉寿命必将越来越被人们所重视。加强对干熄炉炉内布料、内衬耐火材料结构和成分、炉内气料行为、工艺技术指标操作等的研究和管理，推进干熄炉技术的发展，提高干熄炉的使用寿命。别为25%、35%、15%、25%，且各档速度可根据需要重新设定。变频器在由任一低档位向高一档

4、位提速时，响应时间小于30s.对变频器降速时间不作具体要求，但在减速过程中如果需要提速，变频器应能满足提速要求。高压变频器调速系统变频器技术参数高结构；额定电压10kV；额定容量1频率4555Hz；输入电压波动范围65%115%；输入功率因数 0.96（20%负载）；额定负载下效率（含整流变压器） 96%；输出频率范围1120Hz；输出频率分辨率0.01Hz；过载能力1min130%，180%立即保护；加减速时间0.13 000s；运行环境温度-545*C；贮存/运输温度-4070C；冷却方式为上装水内循环风自冷式冷却器；环境湿度1000m降额运行；防护等级IP20.高压变频器调速原理ZINV

5、ERT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“电池组”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。3.2.1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V.为642V，相电压为5774V，线电压为10000V见）。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，如所示。通过控制IGBT的工作状态，输出PWM电压波形，如所示。每个功率单元在

6、结构及电气性能上完全一致，可以互换。高压变频器技术特点ZINVERT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出（如所示），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的额定电压、1/3n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，单元电势差由变压器线圈来承受。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

7、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。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。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时有发生，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

8、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。允许掉电时间可达30s.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30s），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。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。Z

9、INVERT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路供电回路，各回路之间无扰切换。高压带电后，即使无任何外部输入电源，成套系统均可正常工作，进一步提高了可靠性。采用光纤通信、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。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

10、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。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尘处理，不用停机，保证了生产的连续性。可根据生产工艺实际需求，通过变频器调节风机转速，达到除尘和节能的目的。减少了维护费用。由于电机实现了真正的软启动、软停止，所以对电机、风机、挡板等各种设备以及电网的启动冲击大大减少，延长了设备的使用寿命，降低了维护成本。具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升保护等多项保护功能，

11、更好地保护了电机。节能效果显著，降低了除尘电耗。经过计算，济钢第三炼钢厂LF精炼炉除尘风机应用该变频器后，平均节能率达55%，每年节约电费208万元。济钢高强度钢板摘得第2个中国名牌称号济南钢铁集团总公司实施精品战略日前又结硕果，高强度建筑结构用中厚钢板以市场占有率稳居国内第一的不争实力，摘得“中国名牌”桂冠。至此，济钢己拥有2项中国名牌，8项山东省名牌。近年来，济钢以“高强、耐磨、耐腐蚀”为特色，以跻身钢铁企业第一梯队为目标，大力调整优化产品结构，提升高端产品市场占有率。2007年上半年，高技术含量、高附加值的品种板比例达到86.13%，高等级专用板比例达到68.67%，其中高强度建筑结构用

12、钢板、锅炉压力容器用钢板、造船用钢板处于全国领先地位，产量和市场占有率在国内冶金行业遥遥领先，锅炉及压力容器用钢板2006年获得中名牌产品称号。2007年获得“中国名牌”的高强度建筑结构用中厚钢板主要应用于工程机械制造及重点工程建筑结构。济钢开发生产的7080kg级高强度钢板替代进口同类产品，形成了具有济钢自主知识产权的特色产品系列和专有生产工艺技术。100kg级高强度钢板的焊接技术也取得重大突破，即将进入批量生产阶段。济钢牌高强度中厚钢板覆盖了全国的工程机械建筑用钢领域的知名企业，与郑州煤机、大连重矿、申铁宝桥、北方重工等龙头企业建立了直供战略合作关系，占居了全国煤矿机械行业40%的市场份额。在“鸟巢”和头黄河大桥上海环球金融中心、北京国贸三期、西昌卫星发射中心等一系列重点工程中，济钢牌高强度钢板以其优良的性能和过硬的质量大放异彩，受到用户青睐。（周传勇）大学电气自动化专业。现为济