CIMR-HVSDC6900高壓變頻器在杭鋼干熄焦循環風機上的應用

一、干熄焦循環風機的工藝要求

干熄焦循環風機是干熄焦氣體循環系統中的關鍵核心設備，循環風機為氣體循環提供動力并根據工況調節循環風量，控制排焦溫度及鍋爐入口溫度。在干熄焦氣體循環系統的設計中，循環風機的控制方式一般有兩種：一、循環風機不調速，采用翻板閥門來調節風量。二、循環風機采用液偶或變頻調速來調節風量。一般國內所上的干熄焦項目均采用變頻調速方式。循環風機采用變頻調速可以更精確地調節循環氣體的流量，有利于干熄焦鍋爐的穩定運行。

1.1 杭鋼干熄焦循環風機系統的工藝技術參數

循環風機

1） 型號：NO.13DMPC（BD）

2） 形式：雙吸式離心風機

3） 循環風量：120000m³/h

4） 壓力：10Kpa 入口側：約-3.8Kpa 出口側：約6.2Kpa

5） 轉速：360~1480r/min

高壓電機

1） 型號：HEK-BIO

2） 額定功率：780KW

3） 額定電壓：6KV

4） 額定電流：85.9A

5） 額定轉速：1500 r/min

6） 額定頻率：50.8HZ

7） 效率：95%

1.2 杭鋼干熄焦循環風機系統的工藝控制要求

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

變頻器要求有兩種控制方式選擇：遠程及本地。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。

變頻器與干熄焦PLC控制系統的接口：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，實現數據通訊。信息包括：故障報警（綜合）、變頻運行頻率、電流、轉速、速度給定、工藝聯鎖等信號。

變頻器與循環風機現場接口：變頻器與電機就地操作箱及高壓開關柜的控制連接以硬線連接方式實現。

正常工作時，循環風機的入口檔板全開，在干熄焦中控室EI系統的上位工控機畫面上給定頻率，控制風機的轉速，調節風量。

二、采用CIMR-HVSDC6900高壓變頻器進行調速控制的系統性能特點

根據干熄焦循環風機的工藝參數特點及相關的控制技術要求，杭鋼集團公司和設計院經過充分的調研和認證，決定采用日本安川電機生產的CIMR-HVSDC6900高壓變頻器對循環風機進行變頻調速控制。

2.1 CIMR-HVSDC6900高壓變頻調速系統原理結構簡圖，

2.2 CIMR-HVSDC6900高壓變頻器性能特點

所選高壓變頻器的相關技術參數:

型號: CIMR-HVSDC6900

額定功率:1200KVA

額定輸出電壓:6000/6600V

額定輸入電壓：6000/6600V±10%

最大輸出頻率:50/60HZ

頻率控制精度：±0.5%；頻率輸入分辨率：0.03HZ

功率因數:0.95以上

效率:約98%

CIMR-HVSDC6900高壓變頻器采用單元串聯多電平技術,直接6KV輸入，6KV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熱及負載機械的振動。控制器內置多重PWM控制用基板，由32位高速信號處理器、大規模集成電路、人機操作界面和可編程控制器共同組成。控制器與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。

整套變頻裝置具備完備的保護功能，主要有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、變頻器過載、變頻器過熱等功能。裝置的功率因數0.95以上，包含變壓器整體效率98%，具有杰出的耐環境性能，確保了設備的穩定運行。

三、 設備運行情況及效益

杭鋼干熄焦變頻于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。我們認為該變頻器技術成熟，性能良好，具有明顯的優點。主要體現在以下幾點：

1）運行穩定，安全可靠。自設備投運以來，一直運行正常，沒出現過故障，并具有免維護的特點，只需定期清洗柜門上的通風濾網。

2）速度響應及時準確，起停平穩。對電網幾乎無諧波干擾，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系統的工藝需求。

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）適應電網電壓波動能力強，廠區內電網電壓波動頻繁，波動范圍在6.2KV~6.7KV之間，變頻器運行穩定正常。

5) 節能效果顯著。根據現場實際運行工況，排焦量在60T/h左右時，系統所需風量約為額定風量的70%，此時變頻器的運行頻率為37HZ。與風機不調速，采用翻板閥門來調節風量的控制方式相比。

理論上可節電E=[P%－( n₁/n₂)³]×P₂×T（kWh）。

式中：

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

根據入口風門負載曲線

實際節電E=[0.68－( 1110/1500)³]×780×24（kWh）=5143（kWh/天）

四、 結束語

從設備一年多的運行情況來看，CIMR-HVSDC6900高壓變頻器性能好，可靠性高，生產和節能效益明顯，完全滿足了干熄焦循環風機系統的生產工藝要求。