完美無諧波高壓變頻器在脫硫風(fēng)機上的應(yīng)用

杜靖

摘 要：邯鄲鋼鐵公司90平米燒結(jié)機煙氣脫硫項目中，使用了西門子完美無諧波高壓變頻器驅(qū)動脫硫增壓風(fēng)機電機，結(jié)合高壓變頻器的矢量控制以及現(xiàn)場實際工況，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：完美無諧波高壓變頻器；高壓變頻器；脫硫風(fēng)機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.010

0 引言

煉鐵廠燒結(jié)機煙氣脫硫項目是國家重點的環(huán)保項目。邯鋼煉鐵部現(xiàn)有90m2燒結(jié)機機頭兩臺，90m2燒結(jié)機單煙道需處理煙氣量為600000m?/h。燒結(jié)生產(chǎn)過程中除了產(chǎn)生大量粉塵外，還產(chǎn)生硫化物、氮氧化物、重金屬、二惡英等有害物質(zhì)，對環(huán)境造成污染。燒結(jié)機脫硫工藝分為兩條主抽風(fēng)煙道，這兩條煙道內(nèi)的煙氣分別經(jīng)電除塵器、主抽風(fēng)機、匯入一個煙道進入脫硫工藝流程，脫硫之后含粉料的煙氣送入布袋除塵器進行凈化，由增壓風(fēng)機經(jīng)出口煙道排入大氣。本文介紹了西門子完美無諧波高壓變頻器在脫硫增壓風(fēng)機上的應(yīng)用，達到了高性能調(diào)速以及節(jié)能的目的。

1 高壓風(fēng)機的變頻器調(diào)速原理。

風(fēng)機驅(qū)動一般采用異步電動機，異步電動機的轉(zhuǎn)速計算公式如下：

式中，n為轉(zhuǎn)速；f為步頻；s為轉(zhuǎn)差率；p為極對數(shù)。通過改變頻率f來改變電機的轉(zhuǎn)速。

2 完美無諧波高壓變頻器的運行原理

6kV GEN3系列變頻器主電路圖如圖1所示。采用單元串聯(lián)型拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

輸入移相變壓器為延邊三角形連接、通過控制線圈匝數(shù)和延邊長度使各副邊繞組輸出線電壓相等但有一定的相位差，副邊繞組輸出線電壓為630VAC。6kV GEN3系列變頻器每相有6個功率單元，共需18個單元。每個單元提供單相最高為電壓647VAC，每相6個功率單元的輸出進線串聯(lián)，串聯(lián)后得到的三相高壓電進線星型連接，中性點浮空。變頻器不是采用傳統(tǒng)的器件串聯(lián)方式來實現(xiàn)高壓輸出，而是采用整體功率單元串聯(lián)，所以不存在器件串聯(lián)引起的均壓問題。對于變頻器輸出的其它電壓等級，功率單元的數(shù)量不同。

3 完美無諧波高壓變頻器優(yōu)點

完美無諧波系列變頻器本身提供正弦波輸出，輸出波形通過移相疊加，因此輸出波形好。消除了引發(fā)電機發(fā)熱的有害諧波。同時變頻器引發(fā)的轉(zhuǎn)矩脈動也被消除，降低了施加在負載設(shè)備上的機械應(yīng)力。共模電壓和dV/dt 產(chǎn)生的應(yīng)力也減至最小。

4 故障處理

完美無諧波高壓變頻器在我廠脫硫風(fēng)機應(yīng)用中曾出現(xiàn)過無法停車的故障。該變頻器的啟動信號，停止信號接通2秒時即可實現(xiàn)變頻器的啟動與停止。經(jīng)現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)控制變頻器停車信號受到干擾，即在變頻器接收到停車信號，停車過程中由于感應(yīng)電的產(chǎn)生，使得啟動信號傳入變頻器，變頻器重新啟動，導(dǎo)致無法停車。將24伏控制電纜與220伏的信號電纜分開鋪設(shè)，做好接地處理，解決了該故障。該變頻器還曾出現(xiàn)過UPS電源報警故障，檢查發(fā)現(xiàn)為UPS的電池故障。通過更換同型號的12V直流電池解決，在變頻器日常維護中，應(yīng)按廠家說明，定期對UPS電池充放電處理。

5 節(jié)能分析

變頻器銘牌：額定功率2000KW，輸入電壓10KV，輸入電流141A，輸出電壓0～6KV。高壓電機銘牌：型號：YSPKK710-8，額定功率1800KW額定電壓10KV，額定電流129.4A，功率因數(shù)0.85，頻率50HZ，額定轉(zhuǎn)速745RPM。由于變頻器的額定輸出電壓最高為6KV，在實際應(yīng)用中，電動機的接線方式改為角形接法。

按照生產(chǎn)工藝的要求，燒結(jié)機單系列生產(chǎn)時頻率設(shè)為30HZ左右，雙系列生產(chǎn)時頻率設(shè)為45HZ。按照每月平均5天的單系列生產(chǎn)，根據(jù)能耗公式： 。

雙系列運行時，頻率為45HZ，線電壓為5426V，線電流為149A，雙系列時消耗有功功率為1010KW。單系列運行時，頻率為32HZ，線電壓為3850V，線電流為112A，單系列時消耗有功功率為537KW。按電價0.5元計算，全年可節(jié)約經(jīng)濟效益為34萬元。

參考文獻：

[1]西門子完美無諧波空冷型GEN3系列高壓變頻器用戶手冊.版本3.0[K].

[2]唐興隆.完美無諧波高壓變頻器在武鋼煉鐵廠除塵風(fēng)機上的應(yīng)用[J].全國冶金自動化信息網(wǎng)2008年會論文集，2008：24-26.