森蘭雙機熱備高壓變頻器在焦化廠煤氣鼓風(fēng)機上的應(yīng)用

希望森蘭科技股份有限公司 張樹林，呂海波山東盛陽集團 徐明偉，徐之超，孫愛紅

森蘭雙機熱備高壓變頻器在焦化廠煤氣鼓風(fēng)機上的應(yīng)用

希望森蘭科技股份有限公司 張樹林，呂海波
山東盛陽集團 徐明偉，徐之超，孫愛紅

本文主要介紹了森蘭雙機熱備高壓變頻器在山東盛陽集團焦化廠煤氣鼓風(fēng)機上的應(yīng)用，并從系統(tǒng)原理、性能、特點等方面做了總結(jié)。雙機冗余系統(tǒng)為希望森蘭在國內(nèi)首創(chuàng)，大大提高了煤氣鼓風(fēng)機等關(guān)鍵風(fēng)機運行的可靠性，具有極高的應(yīng)用和推廣價值。

雙機；熱備；自由切換；無擾動

1　前言

山東盛陽集團焦化廠煤氣鼓風(fēng)機屬于焦化系統(tǒng)關(guān)鍵風(fēng)機，對拖動該風(fēng)機變頻設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求較高，非計劃停機一次可造成焦化爐內(nèi)隔熱材料嚴(yán)重受損，爐內(nèi)結(jié)焦，且會產(chǎn)生大量煙塵。當(dāng)前環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，嚴(yán)重的情況下會造成企業(yè)停產(chǎn)整頓，造成不可挽回的經(jīng)濟損失。在此基礎(chǔ)上，森蘭的技術(shù)專家團隊在國內(nèi)首創(chuàng)了雙機熱備高壓變頻器自動切換控制系統(tǒng)，經(jīng)過現(xiàn)場的實際應(yīng)用，證明該系統(tǒng)大大提高了煤氣鼓風(fēng)機運行的可靠性，具有廣泛的應(yīng)用推廣價值，并產(chǎn)生可觀的社會經(jīng)濟效益。

2　項目概況

山東盛陽集團有限公司成立于2010年3月。現(xiàn)已形成以煤焦化工、建筑陶瓷、鎳鐵合金、不銹鋼材料、煤氣供應(yīng)和商業(yè)貿(mào)易為一體的多元化集團公司。目前，集團已初步形成年產(chǎn)焦炭170萬噸、焦油7.85萬噸、粗苯2.48萬噸、硫銨2.2萬噸、煤氣7億立方、鐵合金70萬噸、年產(chǎn)高檔地板磚1246萬平方、高檔內(nèi)墻磚1510萬平方。年實現(xiàn)總產(chǎn)值60億元，利稅6.8億元。

山東盛陽集團焦化廠3臺煤氣鼓風(fēng)機采用兩用一備共母管的運行方式，每臺風(fēng)機配置一臺高壓變頻器實現(xiàn)工藝對風(fēng)量的調(diào)節(jié)。變頻器采用一拖一自動工頻旁路配置方式。客戶自行在工頻回路中配置液阻軟啟動裝置，期望提高系統(tǒng)可靠性。實際運行中如果某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，變頻器切換至工頻回路時，風(fēng)機帶載經(jīng)液阻柜會再次經(jīng)歷一次啟動過程。因液阻柜會產(chǎn)生一定的壓降，風(fēng)機轉(zhuǎn)速會先下降一定幅度，然后快速提升至額定轉(zhuǎn)速，在這個過程中會造成系統(tǒng)風(fēng)量的急劇變化，風(fēng)機震動大，風(fēng)機軸承磨損嚴(yán)重。在液阻柜啟動至額定轉(zhuǎn)速切換瞬間電網(wǎng)會受到較大沖擊，有時甚至無法完成切換，嚴(yán)重時將會造成上級斷路器跳閘，對生產(chǎn)造成較大影響。

圖1 改造前系統(tǒng)主回路原理圖

改造前該系統(tǒng)存在如下缺點：

（1）系統(tǒng)冗余性較低，若出現(xiàn)斷路器或其他設(shè)備故障時，系統(tǒng)只能停機。

（2）在變頻與工頻切換過程中，設(shè)備及電網(wǎng)將會受到?jīng)_擊，嚴(yán)重時無法完成切換，風(fēng)量波動大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

（3）切換時對設(shè)備沖擊大，嚴(yán)重影響風(fēng)機、電機等設(shè)備的使用壽命。

3　雙機熱備系統(tǒng)主回路方案

為了改善設(shè)備的運行情況，增加煤氣鼓風(fēng)機的穩(wěn)定性和提高系統(tǒng)的冗余，經(jīng)過現(xiàn)場考察，確定采用森蘭雙機熱備高壓變頻器雙向自由切換系統(tǒng)，代替原來的系統(tǒng)運行方式。本次主要針對3臺煤氣鼓風(fēng)機變頻系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 雙機熱備系統(tǒng)主回路原理圖

考慮設(shè)備檢修及供電冗余，兩臺變頻器供電分別由10kV I段QF1和10kV II段QF2提供。

互鎖及要求：

QS11、QS12、QS21、QS22為隔離刀閘，在系統(tǒng)中形成明顯斷點，提高檢修安全性。非檢修狀態(tài)時，一直處于合閘位置。

QS11與KM11、QS12與KM12、QS21與KM21、QS22與KM22相互聯(lián)鎖。

KM11與KM12、KM21與KM22相互聯(lián)鎖。

合閘順序：先合QF1/QF2，再合KM11/KM21，最后合KM12/ KM22。

分閘順序：先分KM12/KM22，再分KM11/KM21，最后分QF1/QF2。

4　系統(tǒng)控制方案

本項目采用2臺型號為SBH-100-500T2高壓變頻器，配置一臺協(xié)調(diào)柜，接受來自DCS或協(xié)調(diào)柜本機觸摸屏的控制信號。系統(tǒng)自動選擇1號或者2號作為主機拖動電機運行，另一臺高壓變頻器處于熱備狀態(tài)。當(dāng)需要手動切換至備用機運行或1#機需要檢修時，可自動切換至2#運行。

圖3 系統(tǒng)控制原理圖

雙機熱備技術(shù)方案的應(yīng)用，屬國內(nèi)首創(chuàng)，具有以下特點：

（1） 采用協(xié)調(diào)柜對兩臺變頻器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，與現(xiàn)行其他方式的主從技術(shù)方案相比，系統(tǒng)冗余性更強，可靠性更高，切換速度更快。

（2） 協(xié)調(diào)系統(tǒng)與變頻器之間采用高速通訊模塊，與傳統(tǒng)采用RS485、硬接線等技術(shù)方案相比，數(shù)據(jù)傳輸速度更快，抗干擾能力更強。

（3） 技術(shù)方案中無限流或均流作用器件，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。

（4） 雙機熱備技術(shù)真正從系統(tǒng)原理上實現(xiàn)了冗余，任何部件的損壞或異常，不影響系統(tǒng)正常運行。

（5）一鍵切換功能，使設(shè)備使用簡單，避免因人為操作原因而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

（6）切換過程毫秒級，整個切換過程平滑無沖擊，負(fù)載無任何波動，可任意方向切換，不受切換次數(shù)等任何條件限制，是真正的無擾動雙向自由投切，對生產(chǎn)無任何影響。

5　總結(jié)

因兩臺變頻器的供電不在同一段上，輸入相序不完全一致，在變頻器切換過程中，對轉(zhuǎn)速跟蹤的速度要求較高，需要快速準(zhǔn)確的跟蹤。當(dāng)1#變頻器停止給電機供電，電機因慣性在定子端產(chǎn)生感應(yīng)電，若2#變頻器運行時不能快速準(zhǔn)確地跟蹤感應(yīng)電的相序，切換瞬間將會造成沖擊，嚴(yán)重時切換無法順利完成。

森蘭第三代SBH高壓變頻器雙機熱備系統(tǒng)具有精度高、速度快、能夠自動識別電機旋轉(zhuǎn)方向等特點。切換時間達(dá)毫秒級，該系統(tǒng)可大大增強系統(tǒng)可靠性，切換過程平滑無任何電氣和機械沖擊，對正常生產(chǎn)無任何影響，真正實現(xiàn)了雙向自由切換的無擾動，可大大提高負(fù)載使用壽命，充分保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定性，適合各行業(yè)關(guān)鍵性負(fù)載上的應(yīng)用。