Abstract: this paper introduces the application of high pressure high-power inverter in the northwest tengda ferroalloy furnace project, explains the application of advantage of inverter in soft start, fault soft handoff, reliable operation, energy-saving, showing the application prospect.ofinverter
Keywords: Inverter Soft handoff Energy-saving
引言：隨著國產(chǎn)高壓大功率變頻器技術(shù)的日益成熟，性能質(zhì)量的不斷提高，國家節(jié)能減排政策的推行，各應(yīng)用企業(yè)自身從變頻器上獲得的較高的節(jié)能效益，國產(chǎn)高壓大功率變頻器正以其良好的啟動(dòng)性能，平滑的故障切換，可靠的運(yùn)行性能，顯著的節(jié)能效益等其他設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢獲得廣泛的應(yīng)用，每年正以30%――50%的推廣速度在高速增長。許多企業(yè)已不限于對舊設(shè)備進(jìn)行改造，許多新上的工程項(xiàng)目，也直接以變頻器投入，而不再設(shè)有工頻備用旁路，因此在這一方面，變頻器又有了新的應(yīng)用天地，直接取代工頻而成為企業(yè)生產(chǎn)的主要電控設(shè)備，西北騰達(dá)鐵合金就是其中的一個(gè)特例。
騰達(dá)西北鐵合金有限責(zé)任公司是一家股份制民營企業(yè)，其前身是西北鐵合金廠。地處甘青交界的甘肅省蘭州市永登縣境內(nèi)，占地面積4043820平方米。自備鐵路專用線在海石灣與國鐵蘭青線相接，公路相連109、312國道，交通便捷。擁有2.8平方公里儲(chǔ)量達(dá)6000萬噸的高品位、低雜質(zhì)的石英石礦山一座，可穩(wěn)定供應(yīng)公司100-200年的生產(chǎn)需求。穿廠而過的大通河為生產(chǎn)生活提供了豐富的水資源。公司具備優(yōu)良的生產(chǎn)、貿(mào)易環(huán)境和條件。 公司目前擁有硅系、鉻系兩大鐵合金產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)，共有鐵合金電爐26臺(tái)，總?cè)萘垦b機(jī)25.7萬KVA。其中25000KVA電爐是從德國德馬克公司引進(jìn)的現(xiàn)代化大型礦熱電爐。公司年生產(chǎn)能力25萬噸，其中硅鐵14萬余噸，鉻系產(chǎn)品8萬噸，硅微粉3萬噸，其它產(chǎn)品還有橡塑制品、電極糊、編織袋、石英砂等，可根據(jù)用戶特殊需要定制。
騰達(dá)西北鐵合金有限責(zé)任公司擁有自營進(jìn)出口權(quán)和出口產(chǎn)品商檢權(quán)，為我國國家商檢局授權(quán)出口產(chǎn)品自檢認(rèn)可單位。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，國內(nèi)首屈一指， 國際、國內(nèi)市場信譽(yù)很高,主產(chǎn)品“西鐵牌”75#硅鐵1984年獲省優(yōu)產(chǎn)品稱號(hào),1985年獲部優(yōu)產(chǎn)品稱號(hào)，1989年獲國家原材料產(chǎn)品最高質(zhì)量獎(jiǎng)-銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?1994年獲得甘肅省首批名牌產(chǎn)品稱號(hào),1997年被評為‘97甘肅.蘭州交易會(huì)最受歡迎產(chǎn)品，同年又被甘肅省評選為“隴貨精品”, 2003年企業(yè)通過了ISO9001：2000質(zhì)量體系認(rèn)證。 2002年,經(jīng)甘肅出入境檢驗(yàn)檢疫局批準(zhǔn),公司成為甘肅省首批采用“過程檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?rdquo;的企業(yè),公司是甘肅省“出口優(yōu)秀企業(yè)”、“甘肅工業(yè)六十強(qiáng)”，是甘肅省納稅大戶之一。2006年2月，公司被列入國家第一批符合行業(yè)準(zhǔn)入條件的企業(yè)。要求生產(chǎn)高、精、尖鐵合金產(chǎn)品。
近年來，公司積極響應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)政策，在省委、省政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，不斷推進(jìn)節(jié)能減排、淘汰落后、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，規(guī)劃在五年內(nèi)，淘汰全部6300KVA電爐，升級(jí)新建16臺(tái)25000KVA節(jié)能環(huán)保型電爐，項(xiàng)目總投資13.06億元，分四期建設(shè)完成。經(jīng)過一年多的設(shè)計(jì)、論證和前期準(zhǔn)備，產(chǎn)業(yè)升級(jí)項(xiàng)目一期工程已投入使用。
新上的冶煉電爐，其除塵風(fēng)機(jī)就采用變頻控制。由于該公司在2007年除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中，采用了山東新風(fēng)光高壓變頻器進(jìn)行設(shè)備改造，經(jīng)過3年多的試運(yùn)行，其穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能效果等得到了用戶的一致贊同，因此在新項(xiàng)目應(yīng)用中，繼續(xù)與山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司合作，對4臺(tái)高壓除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行設(shè)備配套，直接用變頻器作為電控設(shè)備投入運(yùn)行。
1、設(shè)備概況
現(xiàn)場共有4臺(tái)高壓風(fēng)機(jī)設(shè)備，采用蘭州電機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力設(shè)備，其參數(shù)如下：
型號(hào)：YPTQ500-6
額定轉(zhuǎn)速：992r/min
功率因數(shù)：0.842
額定電壓：6000V
額定電流：95A
額定頻率：50Hz
接線方法：Y
外殼防護(hù)等級(jí)：IP54
絕緣等級(jí)：F
除塵風(fēng)機(jī)：
型號(hào)：YT-2*26XR26F
額定風(fēng)量：2880m3/h
額度功率：800KW
額定風(fēng)壓：7370Pa
額定轉(zhuǎn)速：960r/min
生產(chǎn)廠商：沈陽風(fēng)機(jī)廠
2、系統(tǒng)方案
該系統(tǒng)在招標(biāo)時(shí)，特別提出，由于現(xiàn)場電網(wǎng)功率小，不能在工頻運(yùn)行時(shí)直接啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，因此在變頻器運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，不能直接啟動(dòng)工頻運(yùn)行，要求由變頻器啟動(dòng)再轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行。當(dāng)時(shí)參與招標(biāo)的十幾家變頻器生產(chǎn)廠家都沒有拿出合理的方法進(jìn)行控制，所做的方案都被用戶否決了，只有山東新風(fēng)光變頻器廠家，采用變頻軟投切的方式，利用本公司的專利，用變工頻無擾動(dòng)切換的方法，最終獲得了用戶的認(rèn)可，一舉中標(biāo)，并且在廠家生產(chǎn)的過程中，派專人到廠家進(jìn)行監(jiān)督生產(chǎn)，在故障切換方面進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，獲得了認(rèn)可。現(xiàn)在已投入使用，變頻器故障情況下轉(zhuǎn)入工頻，十分平穩(wěn)可靠，對電網(wǎng)沒有造成任何沖擊，實(shí)現(xiàn)了變工頻的無擾切換。
具體方案為：
采用兩臺(tái)變頻器互為切換的方式，比如1、2#變頻器，正常情況下，兩臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行，當(dāng)1#變頻器出現(xiàn)故障停機(jī)退出運(yùn)行時(shí)，由系統(tǒng)將該故障信號(hào)傳入2#變頻器，該變頻器得到該信號(hào)，將自動(dòng)將頻率升到50Hz，然后有轉(zhuǎn)換板檢測變頻器輸出與工頻的相位和頻率，達(dá)到一直時(shí)，將2#電機(jī)變頻器甩開，轉(zhuǎn)到工頻回路上，即直接由電網(wǎng)帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，而2#變頻器這時(shí)頻率降低，待降至0Hz以后，再去啟動(dòng)1#電機(jī)，由2#變頻器帶動(dòng)1#電機(jī)變頻運(yùn)行，這樣系統(tǒng)為1#變頻器因故障退出運(yùn)行，2#變頻器帶1#電機(jī)變頻運(yùn)行，而2#電機(jī)工頻運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了變頻與工頻的無擾切換運(yùn)行。當(dāng)2#變頻器出現(xiàn)故障退出運(yùn)行時(shí)，同樣1#變頻器將運(yùn)行頻率升到50Hz，將1#電機(jī)甩到工頻上，1#變頻器再去帶2#電機(jī)，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行。
3、4#電機(jī)運(yùn)行情況作同樣處理。
系統(tǒng)控制原理圖如下：
母聯(lián)1和母聯(lián)2分別是從電網(wǎng)來的兩段母線，其中母聯(lián)1與2#電機(jī)的工頻旁路相連，用于2#電機(jī)的工頻旁路，母聯(lián)2與1#電機(jī)的工頻旁路相連，用于1#電機(jī)的工頻旁路。1#電機(jī)和2#電機(jī)分別并接到1#和2#變頻器的對應(yīng)輸出上，以便切換時(shí)都能投得上。
在人機(jī)界面上有KM4、KM5的選擇按鈕，選擇是運(yùn)行1#電機(jī)還是2#電機(jī)。K11、K12、K21、K22、K31、K32分別是1#、2#變頻器的高壓隔離開關(guān)，一般是合上的，正常情況下1#變頻器帶1#電機(jī)，即真空交流接觸器KM41吸合，2#變頻器帶2#電機(jī)，真空交流接觸器KM42吸合。當(dāng)1#變頻器故障時(shí)，KM41、KM11斷開，變頻器停止運(yùn)行，2#變頻器將運(yùn)行頻率升到50Hz，進(jìn)行與工頻電源的相位與頻率的比較，在二者一致的條件下，將KM52斷開，與變頻器脫開，同時(shí)將KM32吸合，將2#電機(jī)投入工頻運(yùn)行。2#變頻器開始降頻，待降至0Hz后，可在人機(jī)界面上選擇，將KM42吸合，2#變頻器就可以帶1#電機(jī)運(yùn)行了。同理，當(dāng)2#變頻器故障時(shí)，2#變頻器的真空交流接觸器KM52、KM12斷開，變頻器保護(hù)停機(jī)。1#變頻器將頻率升到50Hz進(jìn)行與工頻電源的相位與頻率的比較，在二者一致的條件下，將KM41斷開，使1#變頻器與電機(jī)脫開，同時(shí)將KM31吸合，將1#電機(jī)投入工頻運(yùn)行，變頻器降頻，待降至0Hz后，在人機(jī)界面上選擇，將KM51吸合，1#變頻器就可以帶2#電機(jī)運(yùn)行了。
3#和4#變頻器與電機(jī)作同樣的切換方式。這里注意一點(diǎn)，變頻器故障時(shí)只是停本身的電源，不跳高壓室的高壓，否則無法實(shí)現(xiàn)工頻切換。
圖1、系統(tǒng)原理圖
3、高壓變頻器系統(tǒng)介紹
JD-BP37/38系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿足用戶對于風(fēng)機(jī)、水泵類機(jī)械調(diào)速節(jié)能、改善生產(chǎn)工藝的迫切需要。本調(diào)速系統(tǒng)適配各種通用三相異步電機(jī)，并即將開發(fā)適合國內(nèi)情況的高壓同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。JD-BP37/38系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用新型IGBT功率器件，全數(shù)字化微機(jī)控制，具有以下特點(diǎn)：
1、安裝、設(shè)定、調(diào)試簡便；
2、采用了空間電壓矢量控制技術(shù)、載波移相控制技術(shù)等，使輸出波形更接近正弦波。
3、采用“飛車啟動(dòng)”和中性點(diǎn)飄移技術(shù)，使啟動(dòng)更加平穩(wěn)，適應(yīng)性更強(qiáng)，故障情況下可保證最大的功率輸出。
4、外接與變壓器提供的控制電源可以切換，保證運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。
5、功率電路模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)簡單，互換性好
6、內(nèi)置PLC，易于改變控制邏輯關(guān)系，適應(yīng)多變的現(xiàn)場需要
7、輸入功率因數(shù)高，電流諧波少，無須功率因數(shù)補(bǔ)償、諧波抑制裝置
8、只有控制電源無高壓電可任意檢測各點(diǎn)輸出信號(hào)，控制器具有特色和創(chuàng)新
9、可接收和輸出多路0～5V/4～20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；以便于用戶DCS系統(tǒng)接口
10、輸出階梯正弦PWM波形，無須輸出濾波裝置，對電纜、電機(jī)絕緣無損害，電機(jī)諧波少，減少軸承、葉片的機(jī)械振動(dòng)
4、運(yùn)行效果
該系統(tǒng)自投運(yùn)以來，變頻器運(yùn)行都很穩(wěn)定，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，主要體現(xiàn)在：
4.1運(yùn)行安全穩(wěn)定，由于采用了“星點(diǎn)飄移”及“飛車啟動(dòng)”技術(shù)，在變頻器輕故障下，在3個(gè)單元故障內(nèi)，變頻器自動(dòng)調(diào)整三相輸出的星點(diǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)頻繁停機(jī)的故障，耽誤生產(chǎn)。
4.2由于采用了軟切換技術(shù)，在現(xiàn)場調(diào)試、試驗(yàn)時(shí)，變頻器帶載模擬故障，在變頻轉(zhuǎn)至工頻時(shí)，都很平穩(wěn)，無大的沖擊電流，切換電流都在1.3倍額定電流內(nèi)，對電網(wǎng)及負(fù)載都很有<
