高壓變頻器在除塵風機上的應用

黃曉東

【摘 要】交流電機變頻調速是當今節約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數，以及優異的調速和啟制動性能等諸多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。隨著技術研究的進一步深入，在理論上和功能上國產高壓變頻器已經可以與進口變頻器相比肩對于煉鋼除塵方面，隨著環保要求的嚴格及節能生產，降低成本的理念，正逐漸使用高壓變頻代替原先的耦合器調速。

【關鍵詞】高壓變頻 除塵 應用

隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的發展，電氣傳動技術正經歷著比較大的革新。工業生產領域大量使用的高壓感應異步電動機，已經可以進行直接的電子控制，即由原來的改變其它機械環節的控制方法到直接改變供給的交流電源的頻率和幅值的變壓變頻控制方法，進行速度調節和位移控制，從而可以提高生產工藝，降低能源消耗[1]。特別是在當今面臨能源危機的條件下，節能降耗不僅有近期的直接經濟效益，更有長遠的社會效益。

花山分廠三煉鋼原先風機流量控制通過液力耦合器及通過過調節擋板的開度來實現的，液力耦合器屬于損耗功率控制型（機械）調速裝置，其原理決定了液力耦合器有8-10%的速度損失。另液力耦合器是用液壓油傳遞功率，因此速度控制不穩定、功率因數低、調速精度差，不能適應頻繁的調節轉速，對于節能生產不利。為此使用高壓變頻替代液偶也成為一種趨勢。

1 現場設備技術參數

電機：額定電壓6KV 額定功率1250KW 額定電流123A

風機：流量68萬立方米/小時

2 一次系統方案

現場控制方式均采用一拖一方式，變頻器配有手動旁路柜，以保證自身故障或者現場設備檢修時能夠旁路繼續運行，確保生產的正常運行，如圖1所示。

手動旁路柜內安裝3只隔離刀閘，分別隔離變頻器、高壓側電源、電動機。采用一拖一手動旁路柜，正常運行時，QF、QS1、QS2閉合，QS3斷開，采用變頻器運行方式，當變頻器有故障不能運行時，QF、QS3閉合，QS1、QS2斷開，采用工頻運行方式。QS2、QS3不能同時閉合，實現互鎖，高壓變頻器與QF進行聯鎖，變頻器故障同時跳開QF開關，同時允許QF開關合閘，使系統工頻旁路運行。用戶開關QF和電機M均為現場原有設備[2]。

根據電機功率選用森蘭SBH系列高壓變頻器，輸出電流154A，適配1250KW/6kv普通高壓電機，具有完善的自控能力，能夠穩定的融入現場DCS控制系統中，達到遠程操作以及集中控制的要求。

該變頻器使用交-直-交直接高壓方式，主電路開關元件為IGBT，由于耐壓限制，無法直接逆變輸出6kv，因此采用功率單元串聯方式，如圖2所示。

2.1 SBH系列變頻器有三種控制方式

本地控制、遠程控制、及上位控制。分廠使用上位控制，通過MODBUS通訊協議轉化為以太網數據，再和現場PLC進行以太網通訊，所有變頻器信號均經過PLC處理。除變頻本身故障外，除塵本體故障（如風機振動超標、噴吹壓力過低等故障信號）也參與變頻器控制。

2.2 SBH系列高壓變頻器具有開環及閉環兩種運行方式

閉環運行控制主要通過煙氣檢測實現轉速控制，實現節能環保生產。為防止電機轉速過低，引起共振現象及對電機及機械部件保護，設定最小頻率為40HZ，40HZ頻率下運行時輸出功率600KW，可大幅降低電耗。開環控制主要用于煙氣儀出現故障后，人為干預變頻轉速控制，防止發生除塵效果不佳影響環境。

3 使用高壓變頻器的好處

變頻改造后，實現電機軟啟動，啟動電流小于額定電流，啟動更平滑。

功率因數提高到0.95以上（未改造之前功率因數為0.86），減小了線路損耗。根據煙塵量自動調節頻率，實現節能。

減少了維護工作量和維護成本，延長了設備使用壽命。

調速范圍寬，精度高，風機風量可根據生產工藝需要變化調節。

高壓變頻器具有：過流、短路、過壓、欠壓、缺相、溫升保護等多項保護功能，十分完善，更好的保護了電機。

改善運行工況，減低人工勞動強度。

4 使用高壓變頻的注意要點

高壓送電5秒后，單元柜高壓指示燈亮，間隔3分鐘后方可啟動變頻器，其次風機停機后再次啟動必須待風機完全停止后才可以啟動變頻器。

5 結語

高壓電動機的應用極為廣泛，它是工礦企業中的主要動力。在鋼鐵、化工、電力、市政等各行業的大、中型廠礦中，用于拖動風機、泵類、壓縮機及各種大型機械。其消耗的能源占電機總能耗的70%以上，而且絕大部分都有調速的要求，但目前我國的調速和起動方法仍很落后，浪費了大量的能源且造成機械壽命的降低。因此，推廣應用高壓變頻調速及起動裝置的效益和潛力非常巨大的。

參考文獻：

[1]吳忠志，吳加林，編著.中（高）壓大功率變頻器應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2003：1-35.

[2]楊慶柏.高壓變頻器的應用[J].電氣時代，2003，（10）：86-88.