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HIVERT高压变频器在窑尾高温风机中的应用 |
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作者：淮北矿业集团 孟杰 |
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本文主要介绍了高压变频器在窑尾高温风机调速、节能改造中的应用。淮北矿业集团水泥有限责任公司现有天津水泥设计院设计日产2500t熟料新型干法生产线1条，高温风机采液力偶合器调速，电机为6kV1400kW鼠笼电机，直接启动。在生产中电机直接启动，对电网冲击较大，且液力偶合器调速出现故障较多，且耗电大，造成生产成本较高。因此我公司决定对风机进行高压电机变频改造。我公司在窑尾高温风机上使用了北京合康亿盛变频科技股份有限公司生产的HIVERT高压变频器，本文就HIVERT高压变频器在我公司窑尾高温风机主电机的应用进行分析。
改造方案
1、原窑尾高温风机的连接方式
电机—液力偶合器—风机。风量调节通过液力偶合器调速，开度为35%，风门开度为100%，就能满足生产的要求。电机为1400kW鼠笼电机，启动电流大，无法软启动，始终全速运行，电能浪费严重。
2、高温风机及电机的技术参数
风机型号 W6-2×29-4№30.5
风量 460000m/h
进口风压 -7500Pa
转速 960rpm
电机型号 YKK630-6
额定功率 1400kW
额定电压 6kV
额定电流 160A
功率因数 0.879
3、改造后窑尾高温风机的连接方式
电机—连接轴—风机。风门开度为100%，电机实现低速启动。
改造情况
1、变频器选型及性能特性
根据电机容量，选用高压变频器型号为：HIVERT-Y06/173（额定输出电流为173A，适配1400kW的异步电动机）。输入电压6kV，每相串联5个单元，过载能力120%一分钟，150%立即保护。
2、一次回路图（见图1）
旁路柜主要配置：3个真空接触器（KM1、KM2、KM3）和两个刀闸隔离开关K1、K2。KM2与KM3实现电气互锁，当KM1、KM2闭合，KM3断开时，电机变频运行；当KM1、KM2断开，KM3闭合时，电机工频运行。另外，KM1闭合时，K1操作手柄被锁死，不能操作；KM2闭合时，K2操作手柄被锁死，不能操作。
图1 高温风机一次回路图
电机工频运行时，若需对变频器进行故障处理或维护，切记在KM1、KM2分闸状态下，将隔离刀闸K1和K2断开。
合闸闭锁：将变频器“合闸允许”信号串联于KM1、KM2合闸回路。在变频器故障或不就绪时，真空接触器KM1、KM2合闸不允许；在KM1、KM2合闸状态下，若变频器出现故障，则“合闸允许”断开，KM1、KM2跳闸，分断变频器高压输入电源。
旁路投入：将变频器“旁路投入”信号并联于KM3合闸回路。变频运行状态下，若变频器出现故障且自动投入允许，或者需要将电机从变频投入到工频状态运行（按下“工频投切”按钮），系统将首先分断变频器高压输入、输出开关KM1和KM2，经过一定延时后，“旁路投入”闭合，即工频旁路开关KM3合闸，电机投入电网工频运行。
保护：保持原有对电机的保护及其整定值不变。
图2 变频器系统控制原理图
3、二次回路及控制
控制器由光纤板，信号板，主控板，接口板和监视器组成，各部分之间的联系如图3所示。
4、控制方式
HIVERT变频器有3种控制方式：
◆ 本地控制：从变频器操作界面控制电机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制。
◆ 远程控制：通过内置接口板接受来自现场的开关量控制。
◆ 上位控制：通过RS485接口，采用MODBUS通讯协议，接收上位DCS系统的控制。
常用两种设置方式：
◆ 本地设置：通过操作屏设置运行频率。
◆ 模拟设置：接收DCS系统0～10V或4～20mA模拟信号设置运行频率或被控量给定值。
节能分析
1、改造后测试数据
改造后 改造后
电机电流/A 120 95
功率因数 0.86 0.95
电机功率/kW 1072.5 937.8
电机转速/r min-1 933 848
电机定子电压/kV 6 6
▲表1 改造后测试数据
如表1所示（风门开度100%，回转窑投料180t/H）。
2、效益比较
高温风机改变频跳速后正常生产实测数据见表1，从表1可以看出，经变频改造后，在满足生产正常的情况下，风机的输入功率明显减少，每小时节电量为134.7kWH。
窑的运转率为92%，每年节约用电：365d×92%×24×134.7=1085574.24 kWH，综合电价为0.55元/kWH，每年节约电费：1085574.24×0.55=59.7万元，减少二氧化碳排放1000t左右。
3、高温风机改变频调速后对其他设备的影响
◆ 电机启动为低速软启动，减少了对电机和电网的冲击，延长了电机的使用寿命。
◆ 实现无级调速，避免了使用液力偶合器调速速度不稳的问题，也避免了夏天油温度高偶合器经常出现故障的现象。
◆ 提高了自动控制的能力。
◆ 电机的转速低，电机轴瓦的温度降低，解决了夏天轴瓦温度高的问题。
◆ 使用变频调速，实现了实时恒定运行，提高了系统的安全稳定性。
目前，HIVERT高压变频器在我公司已经使用1年多，运行期间没有发生任何故障。HIVERT高压变频器不但操作方便、维护量小，也增强了运行的安全可靠性，节能效果显著，大大提高了我公司的经济效益。
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(10/14/2011) |
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