利德华福高压变频调速技术在电炉除尘风机中的应用

利德华福高压变频调速技术在电炉除尘风机中的应用利德华福高压变频调速技术在电炉除尘风机中的应用摘要：要：本文介绍了河北钢铁集团舞钢公司一炼钢厂3#LF电炉的增压风机采用北京利德华福高压变频调速技术的理论依据及其调速系统的设计，高压变频调速在使用中应注意的一些技术问题，以及产生的较好运行效果和显著经济效益。关键词：关键词：高压变频器，增压风机，调速技术1引言众所周知，钢铁企业是耗能大户,而舞钢公司长期以来都非常重视高耗能用电设备的节能工作。尤其是对除尘风机这种用电量大的设备，更是从设计、安装、使用等方面考虑其节能问题，因为除尘风机的电耗约为吨钢20.5kWh，炼钢的动力电耗约为吨钢6.8kWh，除尘电耗约占炼钢用电的75%。因此，舞钢公司在为3#LF电炉安装除尘增压风机时选择使用高压变频调速技术。2增压风机采用高压变频调速技术的理论依据经过舞钢公司多位设备技术人员的论证，认为对除尘风机的高压电机进行有效的调速控制，是节约除尘风机用电的最佳途径。因为，由流体力学的基本定律可知，使用三相异步电动机驱动的风机负载属于平方转矩负载，其转速n与风量Q、压力H以及轴功率P具有如下关系：风量Q与转速n成正比，压力H与转速n的平方成正比，轴功率P与转速n的立方成正比；而电机的转速与电源的频率成正比，通过高压变频器来改变电源输出的频率，从而调节电机的转速，实现风机的平滑无极调速。离心式风机在变速调节的过程中，如果不考虑管道系统阻力的影响，且压力H与风量Q成平方规律的变化，则风机的效率可保持在最高效率的85%左右。例如当需要风量为风机额定风量的60%时，通过调节电机的转速至其额定转速的60%，即通过高压变频器调节电源频率至额定频率的60%（30Hz）即可，这时所需要的轴功率将降至为原来的30%以下，而风机的效率则基本保持在最高效率的85%左右。这样即使考虑高压变频调速装置本身的损耗等因素，其节电效果也是很明显的。如果采用调节风门开度的方式来控制风量，则在系统设计时必须以最大的负荷量配置电机额定功率，而在实际生产中很少能够达到满负荷运行，且在液力耦合器调速至900r/min时，风机的控制挡板开度只有40%,有50%以上的功率消耗在挡板调节阀门和液力耦合器上。这样造成了电能的大量浪费，且直接起动时，会造成电网波动严重和机械冲击较大，影响着系统的运行可靠性和设备寿命。3高压变频调速系统的装置设计3.1高压变频器系统原理及其参数北京利德华福高压变频器采用性能优良、技术成熟、安全可靠的完美无谐波功率单元串联多电平技术。由电网送来的三相6kV交流电经过隔离移相变压器变为21组440V分别供给21个功率单元，每相上的7个功率单元输出的单相SPWM波相叠加后，采用Y形连接，将形成线电压为6kV的高质量的正弦波输出供给高压异步电动机驱动风机。主控柜和功率柜之间采用光纤隔离技术，防止了电磁干扰，做到了高压与低压的完全隔离，具有极高的安全性。功率单元采用交-直-交变频技术，单相输出，IGBT元件采用先进高效的热管散热技术，大大提高了的工作可靠性。高压变频器系统结构原理图如图1所示。现场设备参数如下：高压变频器参数：额定容量350kVA、主变压器类型：干式移相变压器容量400kVA，变比6kV/21×440V，输入电压6000V+15%-30%，高压电网频率50~60Hz，输出电压0~6000V，输出频率0~50Hz，调速范围0~1000r/min，输出电压谐波含量<4%，功率因数96%，过载能力150%（3s），效率96%，控制柜与功率单元的传输：光纤传输,冷却方式为超导热管强制冷却，工作环境，温度-20°C~+45°C；电机参数：额定电压6kV，额定功率280kW，额定电流35.2A，额定转速988r/m，功率因数82%。3.2变频调速系统组成及各部件的功能增压风机的高压变频调速系统属于高-高电压源型变频器，直接6kV高压输入，直接6kV高压输出。变频器主要由高压开关柜、移相变压器柜、功率模块柜和控制器柜共4部分组成，如图2所示。图2中QF为带综合继保的高压断路器，QS1、QS2、QS3采用手动隔离开关，电机可以实现手动旁路。如果QS1、QS2闭合，QS3断开时，电机可由变频器控制调速运行；如果QS1、QS2断开，QS3闭合时，电机工频运行，可由QF直接启停并进行保护。变频器可完全和电网脱离，便于维护与检修。图3变频器功率模块图图3中功率模块为基本的交—直—交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流输出。每个功率单元额定输出电压为490V，串联后输出相电压3430V，线电压达到6kV。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。4增压风机采用变频调速的经济效益4.1从理论上分析节电效果目前舞钢公司一炼钢厂3#LF电