完美無諧波高壓變頻器在脫硫風機上的應用

杜 靖（河北鋼鐵集團邯鄲鋼鐵公司煉鐵部，河北 邯鄲 056003）

完美無諧波高壓變頻器在脫硫風機上的應用

杜 靖
（河北鋼鐵集團邯鄲鋼鐵公司煉鐵部，河北 邯鄲 056003）

邯鄲鋼鐵公司90平米燒結機煙氣脫硫項目中，使用了西門子完美無諧波高壓變頻器驅動脫硫增壓風機電機，結合高壓變頻器的矢量控制以及現場實際工況，產生了較大的經濟效益。

完美無諧波高壓變頻器；高壓變頻器；脫硫風機

0　引言

煉鐵廠燒結機煙氣脫硫項目是國家重點的環保項目。邯鋼煉鐵部現有90m2燒結機機頭兩臺，90m2燒結機單煙道需處理煙氣量為600000m3/h。燒結生產過程中除了產生大量粉塵外，還產生硫化物、氮氧化物、重金屬、二惡英等有害物質，對環境造成污染。燒結機脫硫工藝分為兩條主抽風煙道，這兩條煙道內的煙氣分別經電除塵器、主抽風機、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，由增壓風機經出口煙道排入大氣。本文介紹了西門子完美無諧波高壓變頻器在脫硫增壓風機上的應用，達到了高性能調速以及節能的目的。

1　高壓風機的變頻器調速原理。

風機驅動一般采用異步電動機，異步電動機的轉速計算公式如下：

式中，n為轉速；f為步頻；s為轉差率；p為極對數。通過改變頻率f來改變電機的轉速。

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。采用單元串聯型拓撲結構如圖2所示。

圖1　6KV變頻器主電路拓撲圖

圖2　6KV單元串聯型拓撲結構圖

輸入移相變壓器為延邊三角形連接、通過控制線圈匝數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，串聯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的器件串聯方式來實現高壓輸出，而是采用整體功率單元串聯，所以不存在器件串聯引起的均壓問題。對于變頻器輸出的其它電壓等級，功率單元的數量不同。

3　完美無諧波高壓變頻器優點

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。消除了引發電機發熱的有害諧波。同時變頻器引發的轉矩脈動也被消除，降低了施加在負載設備上的機械應力。共模電壓和dV/dt 產生的應力也減至最小。

4　故障處理

完美無諧波高壓變頻器在我廠脫硫風機應用中曾出現過無法停車的故障。該變頻器的啟動信號，停止信號接通2秒時即可實現變頻器的啟動與停止。經現場排查，發現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電的產生，使得啟動信號傳入變頻器，變頻器重新啟動，導致無法停車。將24伏控制電纜與220伏的信號電纜分開鋪設，做好接地處理，解決了該故障。該變頻器還曾出現過UPS電源報警故障，檢查發現為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，應按廠家說明，定期對UPS電池充放電處理。

5　節能分析

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0.85，頻率50HZ，額定轉速745RPM。由于變頻器的額定輸出電壓最高為6KV，在實際應用中，電動機的接線方式改為角形接法。

按照生產工藝的要求，燒結機單系列生產時頻率設為30HZ左右，雙系列生產時頻率設為45HZ。按照每月平均5天的單系列生產，根據能耗公式：。

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，全年可節約經濟效益為34萬元。

［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機上的應用［J］.全國冶金自動化信息網2008年會論文集，2008：24-26.

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