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HARSVERT-A高壓變頻器的特點、原理及在除塵系統中的應用

電子設計 ? 來源:變頻器世界 ? 作者:孫鵬 ? 2020-12-01 10:10 ? 次閱讀

一、前言

時光荏苒,斗轉星移。彈指間,攀鋼提釩煉鋼廠的大方坯連鑄、兩座新轉爐以及除塵系統拔地而起,無不成為每個煉鋼廠人的驕傲,尤其是除塵系統的新建與改造,對大慣量高壓除塵風機的運行要求很高。因此,我廠采用了國內外五大公司的高壓變頻技術,包括北京利德華福電氣技術有限公司、東方日立(成都)電控設備有限公司、美國羅克韋爾公司、美國羅賓康公司、法國阿爾斯通公司,分別使用的高壓變頻器有:HARSVERT-A(4臺)、DHVECTOL-DI03000/06B(1臺)、PowerFlex7000(3臺)、NBH(1臺)、ALSPAMD2000(2臺),這五種高壓變頻器已成為攀鋼提釩煉鋼廠除塵系統中的一道風景線,許多企業都來此參觀。其中,北京利德華福高壓變頻器(HARSVERT-A)的應用最為廣泛,主要用于攀鋼提釩煉鋼廠的6#、7#轉爐的二次高壓除塵風機(功率1600kW);4#、5#轉爐一次高壓除塵風機(功率1400kW)的變頻調速。

二、HARSVERT-A高壓變頻器的系統原理及特點

1、高壓變頻器功率單元結構原理

功率單元結構原理(圖1),是由二極管整流的三相全控橋、低壓絕緣柵雙極型晶閘管IGBT)逆變橋、電容器組等元件組成的控制回路,為基本的交-直-交單相逆變電路,通過對IGBT逆變橋進行正弦脈沖寬度調制(PWM)控制,可得到功率單元輸出的PWM波形(圖2)。每個功率單元結構一致,可以互換,而且當某個功率單元出現故障時,封鎖該功率單元IGBT的觸發信號,然后讓旁路SCR導通,將這個功率單元隔離出去,而不影響其他功率單元的運行,減少除塵風機停機造成的經濟損失,正好適應了攀鋼提釩煉鋼廠的生產節奏。

HARSVERT-A高壓變頻器的特點、原理及在除塵系統中的應用

2、高壓變頻器的系統結構

HARSVERT-A高壓變頻器屬于“高-高”電壓源型變頻器,由移相變壓器、功率單元、控制器、工控機、內置PLC(S7-200)、液晶觸摸屏、外部接口、溫控器、檢測裝置、報警裝置等設備組成(圖3)。輸入側由移相變壓器給每個功率單元供電,移相變壓器的閥側繞組分為三相(A、B、C三相),構成30脈沖整流方式,采用多級移相疊加的整流方式使負載下的網側功率因數為0.96(﹥20%負載)接近1,可大幅度改善網側的電流波形。輸出側由每個功率單元的U、V相輸出端子相互串聯而成星型接法給電機供電,通過對每個功率單元的PWM波形進行重組,可得到階梯PWM波形(圖4),這種波形接近于標準正弦波,無須輸出電抗器濾波,可減少對電機和電纜的絕緣的損壞,對輸出電纜的長度無特殊的要求。

3、高壓變頻器的電壓疊加原理

移相變壓器的閥側繞組分為A、B、C三相,每相上有5個功率單元串聯,共15個功率單元,每個功率單元的相電壓為690VAC,每相的相電壓為:

4、高壓變頻器工頻旁路結構

工頻旁路是在高壓變頻器出現故障時為保證生產繼續進行,所采用直接工頻啟動電機的一種啟動方式。攀鋼提釩煉鋼廠采用了一帶一手動旁路(圖6)和自動旁路(圖7)兩種形式。工頻旁路系統的使用,避免了因變頻器故障而造成高壓除塵風機停機所帶來的影響,確保了攀鋼提釩煉鋼廠生產順利進行,使攀鋼提釩煉鋼廠的安全環保事業持續穩定發展。

三、HARSVERT-A高壓變頻器與電流源高壓變頻器的比較

攀鋼提釩煉鋼廠現使用的高壓變頻器有HARSVERT-A高壓變頻器(電壓源型)和其他電流源型高壓變頻器,他們之間的比較見(表1)。根據現場情況和維護人員的反映,認為HARSVERT-A高壓變頻器操作簡單,維護方便。從(表1)中亦可看出。

四、使用HARSVERT-A高壓變頻器后的優越性

1、節能方面

以4#、5#轉爐為例,每座轉爐公稱容積為120T,平均鐵水裝入量為120T,最大鐵水裝入量為140T,最大爐氣量為60000Nm3/h,吹煉時間為10min,冶煉周期為20min,爐氣含塵量為80g/Nm3——120g/Nm3,風機升壓為19000Pa,風機額定轉速為1480rpm,電機電壓為6kV,電機功率為1400kW。轉爐的冶煉工藝從圖8中可看出,A點到B點為兌鐵加廢鋼時間2分鐘,B點到C點為風機升速時間1分鐘,C點到D點為吹煉時間10分鐘,D點風機開始減速,D點到E點為測溫取樣時間1分鐘,E點到F點為倒渣出鋼時間5分鐘,F點到G點為倒殘渣時間1分鐘。整個轉爐的冶煉周期為20分鐘,在C點到D點吹煉時變頻器以高速35Hz運行,其它階段變頻器以低速18Hz運行。以前沒有采用高壓變頻器時,在整個轉爐的冶煉階段都是工頻50Hz運行,4#、5#轉爐一次除塵風機月耗電量約為1680000kW?h,而使用了高壓變頻器后,4#、5#轉爐一次除塵風機月耗電量約為1050000kW?h,根據電費0.55元/度計算,每月可節約電費約34.6萬元。

2、增效方面

使用了高壓變頻器后,除塵風機根據冶煉工藝處于較低頻率下運行,電流很小;另外實現了軟啟動,避免了啟動瞬間大電流對電機和電網的沖擊,減少了對風機軸承、葉輪的磨損;而且也減少了風機換轉子的次數,每月可增加冶煉時間5小時,按每爐鋼120T,冶煉周期為20min/爐,每噸鋼200元利潤計算如下:

每月可多產鋼:5×60÷20=15(爐)

每爐鋼按120噸計算,可多產鋼:120×15=1800(噸)

每噸鋼按200元計算,每月可創效益:1800×200=36(萬元)

五、結論

利德華福高壓變頻器(HARSVERT-A)在攀鋼提釩煉鋼廠已運行了幾個月,其性能穩定,節能明顯,大大提高了除塵系統的工作能力,改善了工作環境,提高了生產率,對安全環保事業的發展起到了一定的作用。因此,高壓變頻器在除塵系統中的應用是不可缺少的,在同行業中有很好的推廣性!

責任編輯:gt

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