0 引言

杭州鋼鐵集團公司于2005 年1 月開始進行干熄焦項目的建設，在氣體循環(huán)系統(tǒng)風機設備的設計選型中，采用了日本安川電機生產(chǎn)的CIMR-HVS-DC6900高壓變頻器對循環(huán)風機進行變頻調速控制。自2006年4月投產(chǎn)運行至今，運行情況良好。下面就該變頻裝置的設計選型、性能特點及運行狀況作一介紹。

1 干熄焦循環(huán)風機的工藝要求

干熄焦循環(huán)風機是干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)中的核心設備，循環(huán)風機為氣體循環(huán)提供動力并根據(jù)工況調節(jié)循環(huán)風量，控制排焦溫度及鍋爐入口溫度。在干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)的設計中，循環(huán)風機的控制方式一般有兩種：循環(huán)風機不調速，采用翻板閥門來調節(jié)風量;循環(huán)風機采用液耦或變頻調速來調節(jié)風量。一般國內所上的干熄焦項目均采用變頻調速方式。循環(huán)風機采用變頻調速可以更精確地調節(jié)循環(huán)氣體的流量，有利于干熄焦鍋爐的穩(wěn)定運行。

1.1 杭鋼干熄焦循環(huán)風機系統(tǒng)的工藝技術參數(shù)

1.1.1 循環(huán)風機

型號N O.13DMPC(BD)

形式雙吸式離心風機

循環(huán)風量120 000 m3/h

壓力10 kPa(入口側約-3.8 kPa，

出口側約6.2 kPa)

轉速360~1 480 r/min

1.1.2 高壓電機

型號HEK-BIO

額定功率780 kW

額定電壓6 kV

額定電流85.9 A

額定轉速1 500 r/min

額定頻率50.8 Hz

效率95%

1.2 杭鋼干熄焦循環(huán)風機系統(tǒng)的工藝控制要求

循環(huán)風機的風量要求隨著干熄焦系統(tǒng)排焦量的變化而變化，主要目的是穩(wěn)定系統(tǒng)的排焦溫度及鍋爐入口溫度，風量的調節(jié)通過循環(huán)風機變頻調速來實現(xiàn)。

1)變頻器要求有遠程及本地兩種控制方式當選擇開關打到遠程位置時，控制權交給干熄焦中控室EI 系統(tǒng)的后臺上位工控機，當選擇開關打到本地位置時，控制權交給變頻器。

2)變頻器與干熄焦PLC 控制系統(tǒng)的接口干熄焦PLC 為Quantun 140 系列，通訊時以干熄焦PLC作為主站，變頻器內置控制器的PLC 為從站，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。信息包括故障報警(綜合)、變頻運行頻率、電流、轉速、速度給定、工藝聯(lián)鎖等信號。

3)變頻器與循環(huán)風機現(xiàn)場接口變頻器與電機就地操作箱及高壓開關柜的控制以硬線連接方式實現(xiàn)。

4)人機界面設定頻率正常工作時，循環(huán)風機的入口擋板全開，在干熄焦中控室EI系統(tǒng)的上位工控機畫面上給定頻率，控制風機的轉速，調節(jié)風量。

2 CIMR-HVSDC6900 高壓變頻器調速系統(tǒng)的性能特點

根據(jù)干熄焦循環(huán)風機的工藝參數(shù)特點及相關的控制技術要求，杭鋼集團公司和設計院經(jīng)過充分的調研和認證，決定采用日本安川電機生產(chǎn)的IMRHVSDC6900

高壓變頻器對循環(huán)風機進行變頻調速控制。

2.1 CIMR-HVSDC6900高壓變頻調速系統(tǒng)

該系統(tǒng)原理結構簡圖，如圖1所示。

2.2 CIMR-HVSDC6900高壓變頻器性能特點

該高壓變頻器的相關技術參數(shù)如下。

型號CIMR-HVSDC6900

額定功率1 200 kV·A

額定輸出電壓6 000/6 600 V

額定輸入電壓6 000/6 600(1依10%)V

最大輸出頻率50/60 Hz

頻率控制精度依0.5 %

頻率輸入分辨率0.03 Hz

功率因數(shù)0.95以上

效率約98%[!--empirenews.page--]

CIMR-HVSDC6900 高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平技術，直接6 kV輸入，6 kV輸出。變頻器主要由移相變壓器、功率模塊和控制器組成。輸入側由移相變壓器給每個功率模塊供電，有效地抑制了網(wǎng)側高次諧波，輸入波形接近正弦波，幾乎不含高次諧波。輸出側采用多級串聯(lián)PWM控制技術，輸出接近正弦的PWM 波形，電機的諧波損耗大大減少，變頻器無需輸出濾波器即可給電機供電，而且轉矩脈動低，可有效地消除電機發(fā)熱及負載機械的振動?？刂破鲀戎枚嘀豍WM控制用基板，由32 位高速信號處理器、大規(guī)模集成電路、人機操作界面和可編程控制器共同組成?？刂破髋c功率單元之間采用光纖通訊，控制板采用了安川特有的防腐保護涂膜技術，具有極高的安全性和抗電磁干擾性能，可靠性大大提高。整套變頻裝置具有完備的保護功能，主要有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、過載、過熱等保護功能。

裝置的功率因數(shù)0.95 以上，包含變壓器整體效率98%，具有優(yōu)良的耐環(huán)境性能，確保了設備的穩(wěn)定運行。

3 設備運行情況及效益

杭鋼干熄焦變頻系統(tǒng)于2006 年2 月由一冶電裝公司開始安裝，2006 年3 月1 日日本專家來我廠調試，并于2日投運。調試過程順利，投運一次成功。

該變頻器技術成熟，性能良好，具有明顯的優(yōu)點。主要體現(xiàn)在以下幾點。

1)運行穩(wěn)定，安全可靠自設備投運以來，一直運行正常，沒出現(xiàn)過故障，并具有免維護的特點，只須定期清洗柜門上的通風濾網(wǎng)。

2)速度響應及時準確，起停平穩(wěn)對電網(wǎng)幾乎無諧波干擾，大大減少了電機的振動和噪音，完全滿足了干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)的工藝需求。

3)變頻器自身保護功能完備控制器用戶接口電路完善，現(xiàn)場信號接入靈活方便，內部控制連接采用光纖通訊技術，具備良好的抗電磁干擾性，可靠性大大提高。

4)適應電網(wǎng)電壓波動能力強廠區(qū)內電網(wǎng)電壓波動頻繁，波動范圍在6.2~6.7 kV 之間，變頻器運行穩(wěn)定正常。

5)節(jié)能效果顯著根據(jù)現(xiàn)場實際運行工況，排焦量在60 t/h 左右時，系統(tǒng)所需風量約為額定風量的70%，此時變頻器的運行頻率為37 Hz。與風機不調速，采用翻板閥門來調節(jié)風量的控制方式相比，理論上可節(jié)電

E=[P%-( n1/n2)3]*P2*t(kW·h) (1)

式中：E為可節(jié)約電力;

n1為變頻調速后的轉速;

n2為風機不調速時的轉速;

P2為風機不調速時的電功率;

t為工作時間;

P%為工頻輸入時的功率百分比。

根據(jù)入口風門負載曲線(圖2)，實際節(jié)電

E=[0.68-( 1 110/1 500)3]*780*24

=5 143 kW·h/d

4 結語

從設備一年多的運行情況來看，CIMR-HVS-DC6900 高壓變頻器性能好，可靠性高，生產(chǎn)和節(jié)能效益明顯，完全滿足了干熄焦循環(huán)風機系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求。