摘  要：本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)了(le)英(ying)威(wei)騰(teng)高(gao)壓(ya)大(da)功(gong)率(lv)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)在(zai)天(tian)津(jin)某(mou)鋼(gang)廠(chang)燒(shao)結(jie)廠(chang)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)。詳(xiang)述(shu)了(le)英(ying)威(wei)騰(teng)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)在(zai)大(da)功(gong)率(lv)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)改(gai)造(zao)的(de)詳(xiang)細(xi)過(guo)程(cheng)及(ji)碰(peng)到(dao)的(de)問(wen)題(ti)和(he)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。同(tong)時(shi)對(dui)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)改(gai)造(zao)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)進(jin)行(xing)了(le)分(fen)析(xi)。

　　關鍵詞：高壓大功率變頻  同步電機 

一
、引言

　　2011年是“十二五”dekaijuzhinian，guojiaduigangtieyedehongguantiaokongzhengcejielianbuduanchutai，qizhongzuizhongyaodedangshujienengjianpai

，gangtiegongyeshijienengjianpaiqianlizuidadexingye，tongjishujuxianshi，gangtiexingyedenenghaozhanquanguogongyezongnenghaode15%以上，在節能減排工作中具有舉足輕重的意義。可見鋼鐵業是工業領域眾多高耗能產業中節能減排的“重中之重”。

二、項目及係統工藝簡介

　　天津某鋼廠位於天津市津南區葛沽鎮冶金工業園區，是以鋼鐵為主的大型聯合企業,在中國企業500強中名列125位，中國製造業500強第58位
，中國黑色冶金及壓延企業排名第21位，連續多年列天津市百強民營企業第1位。

　　天津某鋼廠擁有大型燒結機各四台，已形成了年生產燒結礦476萬噸
，其中200平米燒結機係統中燒結風機和冷卻風機功率較大，分別為5000KW高壓同步機和3500KW高壓同步機， 燒結係統的工藝流程大致如圖1所suo示shi，最zui初chu設she計ji電dian機ji啟qi動dong依yi靠kao水shui電dian阻zu啟qi動dong，而er風feng量liang調tiao節jie則ze是shi采cai用yong風feng門men擋dang板ban調tiao節jie，經jing過guo一yi段duan時shi間jian的de運yun行xing，發fa現xian采cai用yong風feng門men擋dang板ban調tiao節jie風feng量liang存cun在zai著zhe很hen大da的de局ju限xian性xing，主zhu要yao表biao現xian在zai：

　　1.風門擋板調節風量改變了風道的阻力特性
，而驅動源電機的輸出功率並沒有改變，節流損失相當大
，電能浪費大。

　　2.風門擋板調節風量是把風量消耗在擋風板上，造成擋風板前後壓差大，風門易磨損。

　　3.風機電機全速運行
，震動大、噪聲大、損耗大、軸承磨損嚴重。

　  4.調節精度低
、線性度差，動態響應慢。

　   5.水電阻隻是在電機啟動時起作用
，對風機調節風量來說還是依靠風門調節，電機能耗依然較高
，而且水電阻維護量較大。

　　 

　　圖1 燒結係統工藝流程圖

　　針對上述問題，同時為響應國家的節能減排的政策方針，全麵提高公司的運營水平與核心競爭力
，天津某鋼廠經過多方調研、比較
，最後決定采用深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的CHH100係列同步機專用高壓變頻器

，對其燒結係統5000kW高壓同步機和3500kW高壓同步機進行了變頻改造。

三、現場數據

　　本次變頻改造項目為天津某鋼廠燒結廠200平米燒結爐係統中的5000KW燒結風機和3500KW冷卻風機，電機均為上海電機廠有限公司生產的高壓同步電機，參數如下：

　　表格 1：現場設備參數調查表

四、變頻器配置

　　我司根據現場設備參數及工藝為客戶選配的兩台高壓變頻器，技術參數如下：

　　表格 2：變頻器選型及配置

五
、用戶負載情況

　　用戶兩台高壓同步電機功率分別為5000KW和3500KW
，且(qie)電(dian)機(ji)與(yu)風(feng)機(ji)的(de)轉(zhuan)軸(zhou)並(bing)不(bu)是(shi)剛(gang)性(xing)連(lian)接(jie)，而(er)是(shi)通(tong)過(guo)蛇(she)形(xing)彈(dan)簧(huang)連(lian)接(jie)，類(lei)似(si)於(yu)柔(rou)性(xing)連(lian)接(jie)，即(ji)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)聯(lian)軸(zhou)器(qi)，該(gai)聯(lian)軸(zhou)器(qi)的(de)兩(liang)端(duan)是(shi)一(yi)個(ge)獨(du)立(li)的(de)部(bu)分(fen)，中(zhong)間(jian)用(yong)蛇(she)形(xing)彈(dan)簧(huang)把(ba)它(ta)拉(la)緊(jin)。從(cong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)上(shang)看(kan)，整(zheng)個(ge)電(dian)機(ji)的(de)負(fu)載(zai)就(jiu)變(bian)為(wei)了(le)一(yi)個(ge)二(er)階(jie)慣(guan)性(xing)環(huan)節(jie), 並且該二階慣性環節的阻尼非常小。在控製理論上看，其為一個很容易震蕩的係統。

　　這(zhe)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)啟(qi)動(dong)控(kong)製(zhi)，提(ti)出(chu)很(hen)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。如(ru)果(guo)控(kong)製(zhi)不(bu)好(hao)，負(fu)載(zai)機(ji)械(xie)產(chan)生(sheng)抖(dou)動(dong)，而(er)機(ji)械(xie)的(de)抖(dou)動(dong)會(hui)造(zao)成(cheng)力(li)矩(ju)的(de)抖(dou)動(dong)，同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)力(li)矩(ju)抖(dou)動(dong)最(zui)終(zhong)則(ze)變(bian)成(cheng)勵(li)磁(ci)磁(ci)場(chang)與(yu)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)夾(jia)角(jiao)的(de)震(zhen)蕩(dang)，反(fan)應(ying)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)上(shang)則(ze)為(wei)電(dian)流(liu)的(de)震(zhen)蕩(dang)。變(bian)頻(pin)器(qi)電(dian)流(liu)的(de)震(zhen)蕩(dang)則(ze)很(hen)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)變(bian)頻(pin)器(qi)跳(tiao)過(guo)壓(ya)、過流的故障，從而無法正常啟動負載。

　　負載圖示如下：

　　  

　　  

六、變頻係統一次回路改造方案

　　同步電機變頻調速係統主要由用戶開關
、變頻器、旁路櫃、同tong步bu電dian機ji和he勵li磁ci櫃gui組zu成cheng。變bian頻pin器qi通tong過guo信xin號hao來lai控kong製zhi勵li磁ci櫃gui勵li磁ci電dian流liu的de投tou切qie實shi現xian同tong步bu電dian機ji的de啟qi停ting控kong製zhi
，實shi現xian同tong步bu電dian機ji變bian頻pin調tiao速su。係xi統tong控kong製zhi示shi意yi圖tu如ru下xia所suo示shi：

　　

　　圖1 係統控製示意圖

　　變頻調速係統由用戶開關
、手動旁路櫃、水阻櫃、CHH100係列高壓變頻器
、高壓電機組成。手動旁路櫃是由三個高壓隔離開關QS1
、QS2
、QS3組成。電機以變頻方式運行時， QS1
、QS2閉合，QS3斷開；電機以工頻方式運行時
，QS3閉合， QS1、QS2斷開。手動旁路櫃嚴格按照“五防”聯鎖要求設計
，變頻輸出開關QS2和工頻開關QS3互鎖，完全能夠保證變頻調速係統安全運行。

　　在啟動方式的選擇上，采用同步啟動（即變頻器啟動前即投入勵磁電流，使得其直接按照同步機的方式啟動）

，而不是行業內常用的異步啟動(jibianpinqiqidongqiankongzhiliciguixianbutourulicidianliu，yikaozuniraozudezuoyong，shouxiananzhaoyibujidefangshiqidongdianji，zaidianjiqidonghou，bianpinqizaihuanhuandezengjialicidianliu，danglicidianliudadaoyidingchengduhou

，zetongbujicaikeyianzhaotongbusuyunxing)。

　　對於同步啟動，啟動環節簡單
，但是對啟動的控製過程要求很高。而異步啟動恰恰相反。依靠在電機控製領域的豐富經驗，英威騰的CHH100高壓變頻器完全支持在如此複雜的負載連接方式的直接同步啟動。

七、高壓變頻器調試運行情況

　　首先根據負載的特性，采用勵磁電流與輸出電壓同步調節的方式，選擇了適合本電機運行的最優勵磁電流、電壓變化曲線，並把該最優的勵磁電流曲線直接固化到同步機的勵磁櫃上，把電壓曲線采用多點V/F的方式

，固化到變頻器的參數中；然後又采用CHH100變bian頻pin器qi所suo獨du有you的de同tong步bu機ji抑yi製zhi震zhen蕩dang技ji術shu，有you效xiao的de解jie決jue了le負fu載zai啟qi動dong不bu平ping穩wen，容rong易yi抖dou動dong，造zao成cheng電dian流liu震zhen蕩dang的de問wen題ti，出chu色se的de完wan成cheng了le兩liang台tai高gao壓ya同tong步bu電dian機ji的de啟qi動dong和he穩wen定ding運yun行xing，該gai兩liang台taiCHH100係列高壓變頻器於2011年11月13日投入生產連續無故障穩定運行。

　　調試完成後
，客戶對變頻器的啟停、運行階段的控製，隻是調節一下輸出頻率
，啟停一下而已，並且整個啟停、運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)都(dou)可(ke)以(yi)在(zai)中(zhong)控(kong)室(shi)完(wan)成(cheng)，整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)也(ye)不(bu)用(yong)關(guan)心(xin)勵(li)磁(ci)櫃(gui)的(de)調(tiao)節(jie)問(wen)題(ti)
，大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)啟(qi)動(dong)階(jie)段(duan)的(de)工(gong)作(zuo)強(qiang)度(du)，以(yi)及(ji)降(jiang)低(di)了(le)工(gong)作(zuo)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，同(tong)時(shi)也(ye)減(jian)少(shao)了(le)出(chu)錯(cuo)的(de)可(ke)能(neng)。

　　

八、節電分析

　　1) 高壓變頻運行界麵：

　　

　　圖3 變頻器運行時人機界麵

　　2) 5000KW冷卻風機運行數據分析：

　　表格 3：冷卻風機改造前後運行參數對比

　　　根據上表數據計算得知
，5000KW燒結風機節電率達到39%。該套設備平均每年運行300天以上，每天以24小時計算，電費以0.4元/度計算，年節約費用高達：300*24*（4111-2508）*0.4=461.7萬元。

　　3） 3500KW冷卻風機運行數據分析：

　　表格 4：冷卻風機改造前後運行參數對比

　　　根據上表數據計算得知， 3500KW冷卻風機節電率達到24.8%，該套設備平均每年運行300天以上，每天以24小時計算，電費以0.4元/度計算

，年節約費用高達：300*24*（2150.9-2054.1）*0.4=153.6萬元。

　　總體節能效果顯著，而且性能穩定，運行可靠，英威騰產品得到用戶的一致好評。

九、總結

　　變bian頻pin器qi改gai造zao，不bu僅jin提ti高gao設she備bei的de安an全quan可ke靠kao性xing
，提ti高gao了le工gong藝yi流liu程cheng的de自zi動dong化hua水shui平ping，減jian少shao事shi故gu率lv，更geng為wei企qi業ye節jie約yue降jiang耗hao提ti高gao經jing濟ji效xiao益yi作zuo出chu貢gong獻xian，在zai國guo家jia大da力li倡chang導dao節jie能neng減jian排pai，減jian少shao環huan境jing汙wu染ran政zheng策ce的de指zhi引yin下xia，推tui廣guang和he使shi用yong變bian頻pin器qi必bi將jiang是shi降jiang低di能neng源yuan消xiao耗hao的de有you力li措cuo施shi。

　　深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的CHH100係列高壓變頻器在大功率同步電機上的成功投運，標誌著英威騰已完全掌握了大功率高壓同步電機的高壓變頻拖動過程的啟停、還有柔性連接時低頻振蕩等行業難題。

　參考文獻：

　　[1] 《CHH100係列高壓變頻器產品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司

　　[2]  徐甫榮  《高壓變頻調速技術工程實踐》中國電力出版社  2012-01出版