摘 要：本文介紹了安邦信電子有限公司多電平高壓變頻器在淮北礦業(yè)水泥有限公司排風(fēng)機上的應(yīng)用，分析了變頻系統(tǒng)的工作原理和生產(chǎn)工藝，結(jié)果表明安邦信高壓變頻器在水泥行業(yè)能很好適應(yīng)該行業(yè)特殊工況，完全能夠替代國外進口設(shè)備，可以達到有效節(jié)能和降低設(shè)備投資的目的。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 水泥行業(yè) 風(fēng)機 節(jié)能

1. 簡介

　　深圳安邦信電子有限公司高壓變頻器的主要特點

　　·國產(chǎn)高壓變頻知名品牌，可靠性極高，超過四年的安全運行經(jīng)驗，適合電廠、鋼廠、水泥、石化等應(yīng)用

　　·采用全數(shù)字無速度傳感器矢量控制技術(shù)，控制精度高，響應(yīng)速度快，大大優(yōu)于普通的V/F控制技術(shù)

　　·性能優(yōu)異，輸入和輸出諧波極少(36脈沖整流、13電平逆變)

　　·內(nèi)部變壓器為干式，絕緣等級為H級，高于普通的F 級，可靠性高，維護簡單

　　·適應(yīng)電網(wǎng)波動要求，電網(wǎng)電壓最多可下降至65%，變頻器仍能繼續(xù)工作而不跳機

　　·電壓源型高壓變頻器、幾乎在整個速度段輸入功率因素大于0.96

　　·體積(包括變壓器在內(nèi))最小，土建成本低

　　· 高-高結(jié)構(gòu)，直接輸出6KV高壓，不對電機作任何改動

　　·單元故障自動旁路功能，保證用戶生產(chǎn)的安全和可靠

　　·中文PC操作界面，給用戶帶來方便

　　·變頻器效率高，高于98.5%

　　·防護等級高IP30，高于普通的IP20，對用戶的環(huán)境要求低

　　·環(huán)境濕度可達95%

　　·安邦信公司在全國設(shè)有10個辦事處和22個代表處，24小時響應(yīng)用戶任何需要

　　·安邦信公司業(yè)績，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、火電、水泥、石化和供水行業(yè)，業(yè)績顯著，運行可靠，給用戶帶來了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　變頻設(shè)備基本部件

　　36脈沖二極管整流，13電平IGBT/PWM逆變

　　一體式輸入干式隔離變壓器，內(nèi)部含測溫元件

　　保護等級IP30，整個變頻系統(tǒng)采用空冷，柜外采用空調(diào)冷卻

　　高壓柜門保護連鎖

　　控制UPS

　　帶PROFIBUS-DP通訊接口

　　變頻器基本性能

　　·變頻器為高-高結(jié)構(gòu)，6KV直接輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出為單元串聯(lián)移相式PWM方式，輸出相電壓至少為13電平，線電壓至少為25電平

　　·系統(tǒng)一體化設(shè)計，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內(nèi)部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。整套系統(tǒng)在出廠前進行整體測試

　　·36脈沖整流輸入符合并優(yōu)于IEEE519～1992及GB/T14519～93標(biāo)準(zhǔn)對電壓失真和電流失真最嚴(yán)格的要求

　　·在20～100%的負(fù)載變化情況內(nèi)達到或超過0.96的功率因數(shù)(無需功率因數(shù)補償裝置)

　　·無需濾波器變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形，對電機沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。具有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌，可確保電機安全、長期運行

　　·變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%?？杀苊怙L(fēng)機喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點頻率跳躍功能

　　·變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和dv/dt的影響

　　·變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調(diào)試，也可在沒有6KV高壓情況下用低壓電進行空載調(diào)試

　　·控制采用無速度傳感器矢量控制，起動轉(zhuǎn)矩可達200%

　　·變頻器對電網(wǎng)電壓波動有極強的適應(yīng)能力，電壓低于35%仍可降額運行

　　·變頻器效率為98.5%

　　·控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機控制，有自診斷功能

　　·電機參數(shù)自動檢測、控制系統(tǒng)參數(shù)自動優(yōu)化

　　·變頻器功率單元和主控系統(tǒng)通訊采用光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好

　　·單元故障自動旁路功能，當(dāng)單元出現(xiàn)故障時，仍能保證系統(tǒng)運行

　　·控制系統(tǒng)具有在線檢測變頻器輸入電壓、電流、輸入功率因素、輸出電壓、電流、功率、頻率、電機轉(zhuǎn)速等

　　·頻率精度：±0.5%(所有因素下)

　　·過載能力為120%，1min，滿足泵類和風(fēng)機類負(fù)荷要求

　　·調(diào)速范圍：0-100%連續(xù)可調(diào)

　　·加/減速時間0.1-3600 秒 (根據(jù)負(fù)載情況可設(shè)定)

　　·輸出頻率0-120HZ(根據(jù)電機情況可設(shè)定)

　　·環(huán)境溫度為-15～+40°C，95%相對濕度，海拔1000米以下

　　·變頻器抗地震能力為7級，振動0.5G

　　·臨界速度可跳過(共3組，可任意設(shè)定)

　　·用戶可調(diào)的數(shù)字表，可顯示速度，電流，電壓，功率，用電度數(shù)等

　　變頻器控制接口(可按用戶要求擴展)

　　·2路4～20mA或0～10V模擬量輸入

　　·4路4～20mA模擬量輸出或0～10V用以輸出電機電壓和頻率等指示信號(可擴展)

　　·10點開關(guān)量無源輸入：自動起動/停止，手動起動/停止，緊停，復(fù)位等

　　·10點開關(guān)量無源輸出：變頻器就緒，運行，故障等 (容量220VAC/5A)

　　·4點開關(guān)量無源輸出：容量220VDC/5A

　　·變頻器帶有PROFIBUS-DP通訊接口，可以將輸出頻率、輸出電壓等參數(shù)通過通訊接口傳送至PLC或DCS

　　結(jié)構(gòu)

　　·變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計，可以從機架上抽出，移動和更換，所有單元可以互換，更換單元不須專用工具，更換一個單元的時間一般小于10分鐘

　　·逆變器側(cè)采用高開關(guān)頻率的IGBT器件，保證良好的輸出波形

　　·輸入側(cè)的隔離變壓器能保護電機不受共模電壓的影響

　　·整個變頻系統(tǒng)內(nèi)部采用空冷，外部采用空調(diào)冷卻

　　保護

　　·變頻裝置有過電壓，過電流，欠電壓，缺相，變頻器過載，變頻器過熱，電機過載，輸出接地，輸出短路等保護功能

　　·變頻裝置有隔離變壓器的各種保護

　　·變頻器帶轉(zhuǎn)速跟蹤再起動功能

　　現(xiàn)場試驗

　　設(shè)備安裝完成后，安邦信公司負(fù)責(zé)檢查設(shè)備內(nèi)部接線及與外部接線、確保調(diào)試成功。

　　變頻裝置能在標(biāo)書規(guī)定條件下經(jīng)受長期運行考驗。

　　測量變頻器輸入、輸出電壓和電流波形以及諧波含量(電動機啟動時、頻率在25Hz時、頻率在38Hz時、頻率在50Hz時)

　　電機啟動性能試驗，啟動電機，觀察變頻器輸出線電流波形和幅值，檢查電機的啟動性能要求起動電流小，啟動轉(zhuǎn)距大，保證電機穩(wěn)定起動

　　頻率(或轉(zhuǎn)速)調(diào)節(jié)范圍測試：測試最高頻率(或轉(zhuǎn)速)和最低頻率(或轉(zhuǎn)速)

　　電機振動測試分別測試電機兩端軸向、垂直徑向和水平徑向共6點的振動幅值

　　節(jié)電效果測試：在調(diào)速狀態(tài)和異步運行工況下，測試節(jié)電效果

　　功率因數(shù)測試：在調(diào)速狀態(tài)測試變頻器輸入功率因數(shù)

　　靜態(tài)精度測試(閉環(huán)控制的速度偏差)：在冷態(tài)情況下測試電動機頻率變化，每點測試時間為5min

　　輸出電壓不對稱度測試：測試三相線電壓

　　效率試驗：變頻器效率為輸出和輸入有功功率之比

　　諧波測試：按GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》及IEEE519-1992國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定測試

2. 變頻方案

　　淮北礦業(yè)水泥有限公司排風(fēng)機所配電機型號為：400KW/6KV，4極電機，額定電流為46A。

　　在變頻改造以前，水泥廠排風(fēng)機采用調(diào)節(jié)風(fēng)板開度的方式控制進風(fēng)量，由于其電機裕量較大，因而電能的浪費特別嚴(yán)重，同時由于頻繁的對風(fēng)板進行操作，導(dǎo)致風(fēng)板的可靠性下降，影響機組的穩(wěn)定運行。且電機工頻起動特別困難，起動電流大，對電網(wǎng)沖擊較大，并造成電機籠條松動、有開焊斷條的危險。一般起動后不允許停機。

　　進行變頻改造后，排風(fēng)機的風(fēng)板開度保持全開，基本不需要改變，根據(jù)實際所需的風(fēng)壓，由DCS系統(tǒng)通過PID調(diào)節(jié)計算，輸出4~20mA模擬電流信號發(fā)給變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率改變電機的轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)送風(fēng)量的目的，滿足運行工況的要求。

　　同時，進行變頻改造后電機在啟動和調(diào)節(jié)過程中，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化，電流沒有任何沖擊，解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動系統(tǒng)和主機的沖擊應(yīng)力，大大降低日常的維護保養(yǎng)費用。

　　由于安邦信高壓變頻器具有極高的可靠性，因此我們只為該設(shè)備配備了檢修和維護用的手動旁路系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。整個系統(tǒng)由1臺高壓變頻柜、1臺控制柜、1臺變壓器柜、一臺旁路柜、一臺電機及一臺風(fēng)機組成，下圖為風(fēng)機變頻方案一次圖。

排風(fēng)機變頻方案一次圖

　　圖中共有3個高壓隔離開關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，QS2與QS3采用機械互鎖，并采用S7-200PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣連鎖，避免系統(tǒng)誤操作。當(dāng)QS1、QS2閉合，QS3斷開時，電機運行在變頻狀態(tài);當(dāng)QS1、QS2斷開，QS3閉合時，電機工頻運行，此時高壓變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調(diào)試。

3. 結(jié)論

　　淮北礦業(yè)水泥有限公司排風(fēng)機采用安邦信高壓變頻調(diào)速后，調(diào)速準(zhǔn)確，運行可靠，節(jié)能效果明顯，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，得到用戶的好評。