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2014-04-11 18:43:13

  高压变频器在特种水泥生产线高温风机节能革新中的使用
  Application of High Voltage Inverter in the Special Cement Production Line of High-temperature Fan Energy Saving

  中国结合水泥集团金鲁城工程材料有限公司    张金营
  济宁金威煤电有限公司热电分公司    魏  菡
  山东新风光电子科技发展有限公司  徐长海
  Zhang Jinying   Wei Han  Xu Changhai

  摘 要:中国结合水泥集团某1000t/d特种水泥熟料生产线高温风机原设想利用液力偶合器停止工艺调速,为充分利用高压变频器良好的调速节能特性,再挖节能潜力,公司施行了裁减原液力偶合器、新增高压变频器调速的装备革新,节能效果显著。
  关键词:高压变频器  液力偶合器  高温风机  节能
  Abstract: The special cement clinker production line of China United Cement Corporation, a 1000t/d original design using high temperature fan speed fluid coupling for process, in order to take full advantage of high-voltage variable frequency speed adjusting energy saving characteristics of superior, dig potential, the company implemented out liquid coupling, added high-voltage variable-frequency speed equipment, energy-saving effect.
  Key words: High voltage inverter  Fluid coupling  High temperature fan  Energy saving
  1 弁言
  中国结合水泥集团部属某水泥有限公司1000t/d特种水泥熟料生产线,焦点消费装备为∮3×48m五级旋风预热器窑外合成回转窑,主要产品为硫铝酸盐特种水泥及相干工程质料,因为受其时电气设备制造手艺、机能价格比的限定及设想思惟的影响,窑尾高温风机设想接纳液力偶合器调速方法,近几年跟着电力电气手艺的开展,高压变频手艺的日趋成熟,其良好的调速节能节电特性获得更大范畴阐扬,使用推行事情正在各相干行业快速促进,在其发生宏大节能节电效益后,高压变频器成为国度水泥节能设计规范尺度要求的装备,我国在2007年10月25日公布、2008年5月1日起施行的强制性标准《GB50443-2007水泥工场节能设计规范》中的第4.3.5条明白划定:“窑尾高温风机应接纳变频调速装配。”第5.2.3条明白划定:“有调速要求的电动机应接纳变频调速装配。”因而2011年8月份,公司裁减了原液力偶合器,新增高压变频器调速的节能革新计划。
  2原装备概略
  公司现场高温风机机组的主要参数以下:
  2.1高温风机铭牌参数
  型号:W6-2-29-1 NO19.5   最高利用介质密度:1.4kg/m3   温度:450℃   进口流量(风量):170000m3/h  轴功率556kW   全压(风压): 8400Pa   主轴转速:1450rpm
  2.2机电铭牌参数
  机电型号:Y500-4  额定功率:630kW   额定电压:10000V  额定电流:43.3A
  额定转速:1490rpm  功率因数:0.885 额定频次:50Hz 接线办法:Y  绝缘品级:F
  3 革新前液力偶合器事情简述
  液力偶合器又称液力联轴器,是以液体为事情介质,操纵液体的动能的变革来通报能量的叶片式传动机器。液力偶合器由泵轮、涡轮、动弹外壳、导流管等构成。液力偶合器有以下事情特性:
  长处:液力偶合器属于机器调速,调速办法简朴,初投资低,简单施行。
  缺陷:
  (1)液力偶合器在调理历程中存在滑差丧失,因为滑差功率都是以发烧的情势耗损,然后经由过程冷却水冷却后白白华侈掉,机械效率比力低。
  (2)因为用油用水,现场油路旱路管道安插庞大,尤其是现场漏油渗油征象遍及。
  (3)与变频调速方法比拟,液力偶合器调速的精度还比力差,关于对装备转速要求较严的场合,液力偶合器调速无法满意机组的运转要求。同时,液力偶合器在负载低转速时,机电的功率因数也不如变频调速。
  液力偶合器在高压变频器手艺成熟前,在水泥行业窑尾高温风机调速场合,使用非常普遍,属于一段期间内的支流设想设置,但液力偶合器调速究竟结果属于有滑差丧失的低效调速方法,因而上世纪90年月迅速发展起来并在近几年成熟的高压变频调速手艺正获得大面积推行与使用。
  4高压变频调速系统简介
  4.1变频道理及高压变频特性
  异步电动机的变频调速是经由过程改动定子供电频次f来改动同步转速而实现调速的,在调速中从高速到低速都能够连结较小的转差率,因此耗损转差功率小,服从高,是异步电动机最为公道的调速办法。今朝,变频调速已成为异步电动机最主要的调速方法,在许多范畴都得到了普遍的使用。
  高压变频调速具有以下明显的长处:
  (1)高效节能:含变压器在内的整机服从在96%以上,高于原液力偶合器,可削减由负载档板或阀门调理方法招致的撙节丧失。
  (2)提高功率因数:今朝单位级联式的高压变频器,其输入电流谐波含量小于国家标准的限定要求,功率因数可保证在0.95以上,与接纳液力偶合器、转子串阻等调速方法比拟,输入功率因数大大提高,无需投资功率抵偿装备,并可低落有关的装备投资与维护费用。
  (3)软启、软停:削减对电网和负载的打击,耽误机电等装备的使用寿命。接纳变频调速后,能够实现软起动和软制动,几乎不发生打击,一般运转时又大多低于机电额定转速,可大大耽误机电定子、转子轴及轴承等电气与机器期限。
  (4)节能结果较着。
  对离心式风机而言,流体力学有以下道理:输出风量Q与转速n成反比;输出压力H与转速n的平方成反比;输出轴功率P与转速n的立方成反比;即:

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  风机特性如图1所示。风机事情在A点时,其功率为PA=H1×Q1/102;风机事情在B点时,其功率为PB=H2×Q2/102。因Q2 H1,故PA与为PB的值变革较大,阐明接纳变工频事情方法时,改动风机的风量,风机的轴功率减小很大,节能效果显著。

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  当风机风量需求改动时,如调理风门的开度,则会使大量电能白白耗损在阀门及管路系统阻力上。如接纳变频调速调理风量,可使轴功率随流量的减小大幅度降落,加上本身成效高于液力偶合器,综合节能节电结果会更优。可见,经由过程变频对风机停止革新,能够实现节能,且节能空间可观。
  4.2高压变频调速系统构造及高压主回路计划
  此次革新公司选用了山东新风光电子公司消费的风景牌JD-BP38-800F高压变频调速系统,接纳间接“高-高”变更方法,属电压源型,可间接10kV输入,间接10kV输出, 电流谐波小,输入功率因数高,输出波形质量好,不存在谐波惹起的机电附加发热和转矩脉动、乐音、输出dv/dt、共模电压等成绩,没必要加输出滤波器,就能够利用一般的异步电机。
  风景高压变频器,接纳若干个高压逆变器功率单位串连的方法实现间接高压输出,单位电路模块化设想,维护简朴,互换性好,高压主回路与控制器之间为光纤连接,强弱电断绝,安全可靠,该10kV高压变频器,变压器有24组付边绕组,分为8个功率单位∕相,三相共24个单位,接纳36脉冲整流,输入端的谐波身分远低于国标划定,高压变频器系统构造如图2所示,单位电路的主电路如图3所示。
 

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          高温风机机电的高压主回路计划如图4所示:

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  K0 原高压机电配电系统高压断路器
  K1、K2和K3 新增高压变频器旁路开关柜
  BPQ JD-BP38-800F高压变频器
  M 高压电念头
  变频器掌握高温风机为一拖一掌握,旁路开关柜用于工/变频切换。K1,K2和K3为三个高压断绝开关,要求K2和K3不能同时闭合,在机器上实现互锁。K3断开,K1和K2闭合,风机能够变频运转;K1和K2断开,K3闭合,风机能够工频运转。
  本高压变频器接纳风冷装配,只对变频器的出风处加装隔热的通风管道,将热风间接排挤室外,低落柜体内的微环境温度,确保功率器件的管芯温度在许可值以下。未对变频器房间设置空调设备,只增长房间换气轴流风机一台。
  4.3.JD-BP38-800F高压变频器主要性能目标及常见问题处置
  (1)主要性能目标
  变频器功率:800kW  额定输出电流:50A  输入频次:50Hz±5Hz   额定输入电压:10kV   许可电压颠簸:±20%  输入功率因数:≥0.98   输出频次范畴:0-50Hz   输出电压范畴:0-10kV   频次分辨率:0.01Hz 加快工夫:0~3600s  减速工夫:0~3600s  变频器服从:≥96% 过载才能:100%持续 160%持续1min   防护品级:IP20 庇护功用:单位旁路功用、单位过压庇护、单位欠压庇护、过流庇护、过载庇护、变频器过热庇护、缺相庇护等。
  (2)常见问题的处置
  风景牌JD-BP38-800F高压变频器具有高度的智能化程度和完美的毛病检测电路 并能对所有毛病供给准确的定位,在人机界面或工控机界面上作出明白的唆使。用户按照显现的毛病信息,别离采纳响应的处置步伐。
  为保证装备的可靠性,使装备最大水平不间断运转。系统发作以下毛病时,根据普通毛病处置:变压器轻度过热,柜门连锁毛病,单位柜风机毛病,工控机毛病。关于普通毛病的发作,系统不作影象处置。在停机形态下,假如存在这类毛病,用户还能停止启动等操纵。
  系统发作以下毛病时,根据重毛病处置:单位重毛病,变压器严峻过热,以上重毛病发作后,系统作影象处置。毛病一旦发作,系统报警并主动跳闸停机。只要毛病完全解除后,才气从头开机。
  5革新项目施行及运转状况
  2011年8月1日,公司与山东新风光电子科技发展有限公司正式签订变频器的供货条约和手艺和谈,按照现场空间状况及消费形势,在本来系统还在一般运转时,提早将高压变频器柜体及功率单位等部件运抵现场并停止本体组合安装,安装终了后,在高压变频器输入侧通入220V一般交流电,用示波器对各功率单位输出波形停止测试与比照,开端考证安装联线质量与器件机能;8月尾在停窑检验项目革新对接时期,将原液力偶合器撤除,高压电念头与高温风机直连对接,连接核心掌握线及与DCS接口,引入10kV主电源,输出侧连接高压机电定子,做好高压通电试机筹办,按步调对高压变频器停止空载、带载运行调试,做好调试运转记载。
  (1)变频器具有多项庇护功用,非常完美,与本来旧系统相比较,变频器具有过流、短路、缺相庇护等多项庇护功用,能更准确地庇护机电,运转不变,安全可靠。出格指出的是,一次进厂10kV线路B相断相毛病及全厂忽然跳闸停电,并没有对变频器形成损伤,阐明产物具有比力高的可靠性。
  (2)可按照消费现场的实践工况,经由过程DCS系统给定变频器调理旌旗灯号,灵敏调解高温风机转速,调理精度高于本来液力耦合器方法,到达工艺需求及节能节电目标。
  (3)削减了维护费用。因为关于高压机电实现真正意义上软启动、软截至,以是对机电、风机等各类装备以及电网的启动打击大大削减,削减了装备维护费用,耽误了装备的使用寿命,大大低落了维护本钱。
  (4)节能节电效果显著,大大低落了高温风机电耗。为了对高温风机系统变频革新后的结果停止评价,在系统革新前、原利用液力偶合器调速时,就对一般工作日用电量停止数据统计与阐发,记载好电源电压、机电电流及系统压力等参数,革新为高压变频调速后再对装备实践利用和节电状况停止了测定和数据阐发,我们以为接纳高压变频调速后与原利用液力偶合器调速比拟(革新前后窑况不异,窑尾预热器C1筒出口负压4500Pa阁下,高温风机转速全天不变在1170rpm阁下时)节电率约莫在15%阁下,天天节电1200kW·h阁下,一年根据300天运转工夫计较,年节约用电36万kW·h,每kW·h电价按0.70元,年创间接经济效益25.2万元。
  6结束语
  山东新风光电子科技发展有限公司消费的JD-BP38-800F高压变频器在特种水泥生产线高温风机上的革新是成功的,它不只满意了回转窑煅烧硫铝酸盐特种水泥生产工艺的要求,节能效果显著,并且机能不变,运转可靠。跟着电气电力手艺的开展,信赖不久的未来,高压变频器手艺使用会愈来愈宽广。

 

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