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高压变频器在冶金石化行业中的使用

2014-04-11 18:00:04

  高压变频器在冶金石化行业中的使用

  -----山东新风光电子科技发展有限公司   赵树国

  择要:本文次要引见了高压变频器的手艺特性以及在冶金石化行业中的使用状况。
  关键词: 高压变频器  使用 冶金石化行业
  1. 弁言
  跟着我国经济的快速开展,海内各种能源消耗逐步增大,限于不可再生能源的限定,使海内各种能源供给慌张。并且我国能源华侈还比力严峻,如何高效操纵能源曾经被国度摆在主要的计谋位置。据业内专业人士估量,国外发电总量的60%以上耗损在电动机上。而国外今朝电动机总装机容量已超越4亿千瓦,高压机电约占一半阁下,高压电念头中近70%拖动的负载是风机、泵类、压缩机,此中一半合适调速,即有约7500万kW的高压机电处在华侈能源的运转形态。从今朝高压变频器的普通利用状况来看,均匀节电可达30%,在技术改造项目中,高压变频器的投入和利用,其节能结果是不言而喻的。在新建项目中,高压变频器在风机、水泵类的使用也曾经深化到钢铁、石油、化工各个行业,节能结果曾经为各人所共鸣,是经济可持续发展的一定趋向。
  2. 风景高压变频器的手艺特性
  山东新风光电子科技发展有限公司研制消费变频器已有十几年的经历, 高压变频器手艺曾经相称成熟,并在各行各业获得普遍的使用。风景高压变频器以西门子新型IGBT作为主功率器件,接纳高机能数字信号处理器DSP停止掌握,经心设想的算法能够包管机电到达最优的运转机能。彩色液晶触摸屏及时监控体系运转形态,以高可靠性、易操纵、高机能作为设想目的的风景高压变频调速器在剧烈的市场竞争中获得用户的承认。我公司有能力有信心为客户量身订做高质量的高压变频调速体系。
  风景高压变频调速体系接纳功率单位串连的构造方法,可靠性高。功率单位接纳尺度模块化设想,每一个单位完整一样可以交换,安装保护简朴便利。而且每一个单位都有旁路功用,当某个单位呈现毛病时,控制电路掌握可控硅将毛病单位的输出短接,如许变频器仍能一般运转。

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  单位主电路图

  它的输入侧接纳干式移相变压器,能够实现36脉冲的整流方法,完整满意国度对电网谐波的最严厉的要求。在带负载时,电网侧功率因数可到达0.95以上。在输出侧接纳载波移相手艺能够获得优良的正弦输出波形,输出dv/dt小,对机电及电缆的绝缘没有任何损伤。操纵三次谐波抵偿手艺提高了电源电压利用率,满意了异步电机对调速机能的需求。控制系统与功率单位接纳光纤通信手艺,有用处理了电磁滋扰成绩,而且实现了高压部门与控制系统之间的断绝,提高了整机的安全性和可靠性。

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  相电压输出波形

  另外控制系统有一套独立于高压电源的供电系统,在不加高压的状况下,市电颠末UPS输出一不变的交流电,然后经由过程整流、滤波、稳压获得一个不变的直流电压,由一个高频振荡器获得幅度不变的高频电源,再由一系列高频变压器及响应的整流、滤波送到各单位的掌握及驱动电路。实际上是开关电源手艺的另类使用。控制系统电源自力,经由过程高频变压器给各单位控制电路、驱动电路供电,简单实现高高压电路之间及驱动电路之间的断绝。并且能够在不加高压电、不加载的状况下,能够对整机停止调试,此时各点波形与主电路加电、加载时完整一样,只是输出电压幅度小。这对装备调试、检验和操纵职员的培训非常便利。

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  体系掌握电源框图

  变频器的用户操纵监控体系界面非常友爱和完美,接纳彩色液晶触摸屏停止监控。可对变频器停止局部操纵,包罗参数设定、功用设定、运转操纵、运转数据打印、毛病查询等等。
  3. 风景高压变频调速器在现场得到了很好的使用
  我公司的高压变频器在钢铁冶金石化行业使用已相称普遍,如通钢、包钢、阿钢、莱钢、济钢、鞍钢、冶钢、辽河油田、胜利油田、大庆油田、齐鲁石化、巨化集团等大的工场企业已普遍使用,上面引见几个典范使用。
  3.1  典范使用一  辽河油田6000V/1800KW灌水泵的变频革新 (石油行业泵)
  辽河新三联灌水站投运一台型号为 DFJ200-170AX11 的灌水泵,婚配机电型号为 YB1800S2-2 的 6KV/1800KW 异步电动机,接纳间接驱动方法掌握,离心泵流量是经由过程掌握出口阀门的开度停止调理,形成大量撙节丧失 , 离心泵及电动机运转在低效率事情区,能源华侈比力严峻。夏春季节灌水量响应低落,运转中离心泵实践泵压为 16.5MPa ,灌水管网实践运转压力为 12.5MPa ,因为多泵灌水施行并网运转,当灌水管网压力降低到今朝灌水管网实践灌水压力以上时,将形成高压灌水量削减,无法满意油井灌水需求,同时污水量大于灌水量将形成污水外排。为此灌水电机运行时必需靠调理离心泵出口高压回流阀门来掌握灌水管网压力,以保持联网灌水均衡。如许就形成泵压与管网干压平均压差到达 4 MPa 以上,形成了大量的电能华侈。
  厂家颠末综合调研和思索,选用了山东新风光电子公司 JD-BP37-1800F 型号的高压变频器,经由过程使用,该变频器可靠性高,设想公道,变频调速器对机电具有软启动功用,启动时无打击电流,削减了对电网的净化;安装、保护和调养都比力便利,低落了值班人员的事情强度;降耗结果较着。 现场的体系组成如图1所示。

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  图1 灌水泵体系结构图

  本体系中,一方面在泵出口管线上安装一只高可靠性压力传感器,将实测的压力旌旗灯号与体系的配注压力(期望值)比拟,并将其差值送往历程参数调节器( PID )停止比例和积分运算,最初将输出成果送给可编程控制器( PLC );另一方面在泵入口管线上安装一只流量计,用于监测体系实践总流量,将该值与体系配注量的差值再停止一次 PID 整定,最初将输出成果送给 PLC 。 PLC 按照所领受的两个 PID 整定旌旗灯号,操纵恍惚推理的办法,在满意体系干压的前提下,体系实时主动调解高压变频器的输出频次从而掌握变频泵的转速。由离心泵道理知,泵转速的变革可惹起响应的排量变革,经由过程频次的变革以到达希冀的排量值。经由过程上述闭环控制,使体系的实践压力和排量与体系的配注压力和配注量相接近。体系设想为闭环控制系统,流量和压力为体系的两个主要参数,将体系实测的流量和压力旌旗灯号与地质要求的流量和压力(期望值)停止双 PID 调理;经由过程恍惚推理的办法主动寻优掌握,按照推理成果,体系实时主动调解高压变频器的输出,并主动计算出变频器的最好运转频次。
  由流体力学可知,P(功率)=Q(流量)╳ H(压力),流量Q与转速N的一次方成反比,压力H与转速N的平方成反比,功率P与转速N的立方成反比,假如水泵的服从必然,当要求调理流量降落时,转速N可成比例的降落,而此时轴输出功率P成立方干系降落。即水泵机电的耗电功率与转速近似成立方比的干系。
  实践节电结果利用变频器前后的耗电状况统计见下表:

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  水泵机电安装变频器前后的灌水单耗从6.79降落到5.38,不思索其它方面的影响:
  节电率=(安装前耗电-安装后耗电)/安装前耗电*100﹪
  =(1244246-698215)/1244246*100﹪
  =43.88﹪
  3.2典范使用二  浙江省衢州巨化硫酸厂冷却水循环泵的变频革新 (化工行业泵)
  浙江省衢州巨化硫酸厂是我国首批本人设想、制造、安装的重点硫酸消费企业,是浙江省最大的硫酸消费厂。在硫酸生产过程中,需求对水冷极板停止冷却,冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的主要装备,已往冷却水循环泵均不调速,操纵出口阀门来掌握水流量和管网压力,因为装备的挑选都是按最大负荷状况来选型,在实践运转中装备留有较大的裕量,冷却水的流量与压力是经由过程冷却水循环泵出、入口联系管上的调理阀来停止调理,形成电动机运转服从较低,形成电能华侈,为低落企业生产成本,厂家指导颠末重复论证,多方比力,决议选用我公司JD-BP37-280F型高压变频器对冷却水循环泵停止变频调速节能革新,以处理能源华侈成绩。用户冷却水循环泵的电动机参数为6KV/280KW异步电动机,额定转速985r/min,水泵参数为500S-35 单级双吸离心泵。冷却水循环泵事情道理如图2所示,三台轮回泵两开一备。

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  图2 冷却水循环泵事情原理图

  变频器掌握3#轮回泵,2#、1#轮回泵一开一备。如今以冷却水母管压力为给定量,按照工艺所需母管压力调理轮回泵转速,压力旌旗灯号取自立管网,目的压力值设定在0.24Mpa 。
  电气设备革新一次回路图如图3。

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  图3 电器设备一次回路图

  装备革新工程于2005年1月完成,高压变频器一次试车胜利,运转一般,频次运转在40Hz阁下,包管了轮回水的一般温度。其节电相干数据为:
  工频运转数据为:
  5月27日14:30 运转频次50Hz 输入电流23.8A 输入电压6KV
  5月27日21:35 运转频次50Hz 输入电流26.4A 输入电压6KV
  5月28日08:00 运转频次50Hz 输入电流25.2A 输入电压6KV
  5月28日21:00 运转频次50Hz 输入电流24.8A 输入电压6KV
  5月29日06:25 运转频次50Hz 输入电流24.1A 输入电压6KV
  工频均匀运转电流24.86A , 功率因数COSΦ1 =0.85
  变频运转数据为:
  5月27日11:00 运转频次41:55Hz 输入电流13.0A 输入电压6KV
  5月27日12:00 运转频次41:55Hz 输入电流13.1A 输入电压6KV
  5月27日13:00 运转频次41:55Hz 输入电流13.0A 输入电压6KV
  5月27日14:00 运转频次41:55Hz 输入电流13.2A 输入电压6KV
  变频均匀运转电流为13.07A , 功率因数为COSΦ2 =0.98
  每一年节流用电:(I×COSΦ1-I×COSΦ2 )×Ua×1.732×24小时×350天=71.8万度
  每一年节流用电用度:每一年节流用电×0.5元/度=35.9万元
  变频运转时节电率到达40%。装备运转时频次到达35Hz,就能够到达工艺要求的出水压力,春冬秋三个时节装备完整能够在35Hz运转,节电率可到达50%阁下,按今朝41Hz运转计较,每一年能够节电71万度,节流电费35.9万元。
  3.3典范使用三  通化钢铁集团高炉除尘风机的变频使用
  通化钢铁集团有限责任公司是吉林省省属最大的国有工业企业和唯一的大型钢铁结合企业集团。跟着市场竞争的加剧,为提高产物市场占有率、竞争力,通化钢铁集团深化改革,放慢一批项目建立,此中 6#750立方米高炉为新建项目之一。6#高炉汲取了从前旧高炉经历的基础上,在建设中接纳了大量先辈的生产工艺。高炉除尘风机的变频掌握就是先辈工艺的典范使用。从前旧高炉除尘风机普通是工频运转或液力偶合器掌握,华侈了大量的能源。颠末多方考查,比力性价比,通化钢铁集团决议选用山东新风光电子科技发展有限公司消费的JD-BP38-800F(800KW/10KV)型高压变频器,经由过程单方技术人员的协作,配合订定了6#高炉除尘风机的变频掌握计划。
  高炉消费为周期性连续出铁,高炉在出铁时,发生大量棕红色烟尘,此时要求风机高速运转;在不出铁时,发生烟尘相对较少,只需求很低的转速。操纵变频器按照高炉实践需求对除尘风机停止变频调速掌握,既包管和改进了工艺,又到达了节能降耗的目标。出铁时,变频器高速运转,高速定为45HZ(可调);不出铁时,变频器低速运转,低速定为20Hz(可调)。用户的风机型号为 Y4-73,机电型号为 Y 560-3-8 。高炉除尘风机工艺要求曲线如图4。

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  图4 高炉除尘风机工艺要求曲线

  a~b为风机升速工夫约莫1分钟(可调);
  b~c为高炉出铁工夫约莫20分钟;
  c~d为风机减速工夫约莫2分钟(可调);
  d~e为风机低速运转阶段。
  该体系消费周期约莫为 1小时,出铁工夫为20分钟,距离约40分钟,系统配置机电额定电流为 59.5A ,按照其它生产线的实践运转状况机电运转电流在 55A阁下。高炉出铁变频高速运转45Hz时,电流为 45A 阁下,在 20Hz低速运转时,电流为15A阁下。(一天中风机高速运转工夫占40%,无停机工夫)
  P 变 =1.732×10×(45×0.98×40%+15×0.98×60%)=458KW
  P 工 =1 . 732 × 10 × 55 × 0 . 86=819KW
  节电率 = ( P 工 -P 变 ) / P 工 =44%
  与本来旧体系相比较,变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升庇护等多项庇护功用,对机电的庇护愈加完美。革新后的调速体系跟着高炉消费除尘的需求 ,调理风机的转速,进而调理风机的风量,满意高炉生产工艺的需求,事情强度大大低落。
  4.高压变频器使用远景
  我国基于IGBT的功率单位串联式多电平高压变频调速手艺的研讨是与世界同步停止的。跟着我国产业的快速开展,变频器的利用愈来愈普遍。风景高压变频调速器颠末多年的现场使用证实,高压变频器用于风机、泵类装备驱动掌握场合取得了明显的节电结果,机能不变可靠性高。既节省了能源,又满意了生产工艺要求,而且因而而大大削减了装备保护、维修用度,间接和直接经济效益非常较着。

 

 

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