科陆CL2700高压变频器在罗茨风机上的应用

文章来源:不详 时间:2016年06月01日

一﹑立窑罗茨风机高压变频改造的必要性
      贵

州九龙水泥立窑罗茨风机为绕线式异步电动机,原有的运行方式是电机工频全速运行,依靠出口放风阀来调节所需风量大小,由于该公司电网容量有限,电机不允许全压启动,电机采用转子串联电阻的方式启动,启动结束后再自动短接启动电阻,电机全速运行,但投运后发现通过出口放风阀门调节方式存在如下弊端:
 
1﹑出口放风阀调节反应滞后,调节速度慢,调节精度低,往往对现场所需风量控制不到位,影响现场的生产工艺要求。
2﹑出口放风阀调节不科学,不经济,浪费资源,采用放风阀调节虽然结构简单,投资少,但在节能意识日益加强的今天显然已经不合适,水泥厂在建厂初期,出于后续可能扩建及运行安全的角度,电机及风机的裕量选用比较大,严重存在着大马拉小车的现象,事实上,电机额定电流为40A,而电机实际运行电流平均仅为28A左右,由于采用出口放风阀调节,人为的放掉了风道的风压和风量,大量的能源白白浪费被放风阀放出,在能源日益紧缺的今天,显然已经落伍,节能改造势在必行。
3﹑电机工频全速运行时,电机轴承等机械部位磨损严重,另外,由于是转子绕线式异步电机,转子高速运转时,其滑环上的碳刷磨损也相当严重,更换周期短,设备维护量大。
4﹑启动过程复杂,转子串联电阻启动方式附带了很多二次回路,维护量大,使用效率却不高,然而却不可缺少,启动方式属于落后工艺。
综上所述,要先想彻底的改变现有工艺,就必须从源头改进,即通过改变电机转速来调节风机转速,从而达到调节风量的目的,以此来满足现场工艺要求。

二﹑调速方式的选择
      目前,国内大功率高压异步电动机主要调速方式有以下几种:串级调速﹑内反馈串级调速﹑液力耦合器调速﹑变频调速等。
 
1﹑串级调速:优点是可以回收转差功率,所以调速效率比较高,但存在的问题也很多,它不适宜现有的转子绕线式异步电动机,启动过程复杂,启动电流大,调速范围有限,响应慢,功率因数和效率低,很难实现同PLCDCS等控制系统的配合,谐波污染大,对电网有较大干扰。
2﹑内反馈调速:内反馈调速是在串级调速基础上发展起来的,优点是具有串级调速的全部优点,体积小,缺点是:需更换专用电机,滑环处理不当容易出现事故,虽然采用频敏变阻器启动,可启动电流仍很大,对电机和电网冲击很大,调速范围有限,输入功率因数和效率低,电机侧由于可控硅的逆变衍生出大量的高次谐波,对电机的绝缘造成老化,容易引起电机的转矩脉动,附加发热和噪声污染,电缆需加粗使用,电机喘振现象无法消除。
3﹑液力耦合器调速:调速范围有限,高速丢失转差约3%-5%,低速转差功率损失更大(1-调速比),最高可达额定传送功率的15%,因效率与转速成正比,低速时效率极低,精度低,无法切换运行,维护复杂,费用大。
4﹑高压变频器调速:由于运用了先进的电力电子技术,计算机控制技术,现代通信技术和高压电气,电机拖动等综合性领域的科学技术,因此具有其它调速方式无法比拟的优点。

三﹑科陆CL2700系列高压变频调速系统技术优势
1﹑高效率、无污染、高功率因数
      CL2700系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案,采用了多绕组高压移相变压器,二次侧绕组中流过的电流在变压器一次侧叠加时,形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试,50Hz运行时,网侧电流谐波<2%,电机侧输出电压谐波<1.5%(即使在40Hz时,仍然<2%),成套装置的效率>97%,功率因数>0.96。完全满足了IEEE 519-1992对电压、电流谐波含量的要求。
      另外,通过采用自主开发的专用PWM控制方法,比同类的其它方法还可进一步降低输出电压谐波1~2%
2﹑先进的故障单元旁路运行(专业核心技术)
      为了提高系统的可靠性,整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压余量,并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元出现故障时,可以自动监测故障并启动旁路电路,使得该单元不再投入运行,同时程序会自动进行运算,调整算法,使得输出的三相线电压仍然完全对称,电机的运行不受任何影响。这种控制方法处于国际先进,国内领先的水平,它将大大提高系统的可靠性和运行的稳定性。
3﹑高性能的控制技术
      CL2700系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术,可以实现恒转矩快速动态响应,并且具有加、减速自适应功能,即可根据运行工况参数的实际变化,自动调整加、减速时间,在不超过最大允许电流的情况下,快速达到设定转速;同时,系统可以自动识别电机转速,用户可以不考虑电机目前的运行状态,电机不需要停止运行就可直接实现电动机的启动、加速、减速或停车操作。
      CL2700系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。
4﹑高可靠性
      控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换,同时配置有UPS,即使两路电源都出现故障时,控制系统仍然可以工作足够长的时间,控制整个系统安全停机,发出报警,并记录故障时的所有状态参数。
采用高速光纤通信,可有效避免电磁干扰。
当单元故障数目超过设定值时,系统可自动切换到工频运行。
整流变压器有完善的温度监控功能。
独特设计的功率柜风道,主要发热元器件都靠近或处于风道中,散热效果好,保证了系统的过载能力。
抗电网电压波动能力强,当电网电压在-15%~+15%范围内波动时,系统可以正常工作;对于功率单元,在电压-25%~+20%范围内变化时,都可正常工作。
5﹑其它特点
故障自诊断能力强,监测系统中所有主要参数及接口信号。
10.4英寸液晶触摸屏人机界面,操作简单,友好,显示内容丰富。
接口丰富,可与多种自动化设备和系统接口,满足各种现场不同需要,特殊接口可以定制。
具有本地和远程操作功能,,可以通过DCS远程实现监控功能;
维修简单,所有单元可以互换,备件少。

四﹑改造项目具体实施方案及过程

 

科陆CL2700高压变频器在罗茨风机上的应用

       根据现场的实际情况,旁路柜采用一拖一手动方案,此结构是手动旁路的典型方案,是由3个高压隔离刀闸QS1﹑QS2﹑QS3组成,其中QF1为客户提供高压隔离总开关,其工作原理是:工频运行时, QS2闭合,断开QS1和QS3,变频运行时, QS1和QS3闭合,QS2断开, QS2和QS3是双联高压隔离刀闸不会同时闭合,在机械上实现了机械互锁。
优点:高压变频器故障时,有明显断电点,能够确保人身安全,同时可以手动使负载投入工频电网运行
缺点:高压变频器故障时,不能自动由变频切换到工频
      现场原有的电阻启动装置继续保留,当高压变频器出现故障时,直接把变频器高压输入电缆切换到电阻启动装置上即可,操作简单,快捷。

 

五﹑改造效果
1﹑变频器参数

变频器型号 输入电压 额定功率 功率因数

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