高(低)压风机变频节能改造技术方案汇总

襄汾县某钢铁集团有限公司高低压风机变频节能改造技术方案编制：XXX审核：日期：2012年月日深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第1页目录第一章公司简介………………………………………………………………………2第二章行业背景分析…………………………………………………………………3第三章系统方案………………………………………………………………………4一、现场工况分析………………………………………………………………4二、设备选型……………………………………………………………………5三、方案论述……………………………………………………………………8第四章节能直接效益分析…………………………………………………………13第五章使用变频器的间接效益……………………………………………………17第六章现场安装与环境要求………………………………………………………18第七章CHH100系列变频器简介……………………………………………………23一、英威腾高压变频器原理介绍………………………………………………23二、高压变频器基本功能………………………………………………………28三、英威腾高压变频技术优势…………………………………………………31四、英威腾变频技术优势………………………………………………………33第八章CHF100A系列变频器简介……………………………………………………36第九章质量保证及服务承诺………………………………………………………37深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第2页第一章公司简介深圳市英威腾电气股份有限公司，立足电气传动、工业控制领域，为全球用户提供专业化产品和服务，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。现设有国内办事处30多个，海外办事处2个，拥有海内外经销合作伙伴上百家，用户遍布全球50多个国家和地区。目前英威腾主要产品有高、中、低压通用及各行业专用变频器、交流伺服系统、制动单元、能量回馈单元等。产品在市政、建材、塑胶、油田、机械、化工、冶金、纺织、印刷、机床、矿山等行业广泛应用。英威腾是国家级高新技术企业，拥有深圳市唯一的“变频器工程技术研究开发中心”。英威腾变频器产品包括低压CHA/CHV/CHE/CHF/各行业专用系列、中压660V/1140V系列、高压CHH（3KV/6KV/10KV）系列等，功率范围涵盖0.4～8000kW，满足不同行业不同场合的各种变频控制应用需求。成熟矢量控制技术、各行业专用变频控制技术的掌握以及国际领先四象限控制技术的突破使英威腾的发展持续领先，成为中国变频器行业的领导者。高性能交流伺服系统的开发与成功应用标志着英威腾向运动控制领域的拓展与延伸。英威腾大楼研发部门测试部门生产车间深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第3页第二章行业背景分析一、节能改造背景据《世界经济统计年鉴》和《中国统计年鉴》公布的数据测算，我国的耗能标准比其他发达国要高出几倍能源。造成这种结果的原因有两个：一是我国的能源消费结构不合理，其中产业的能源消费占78.3%，而发达国家仅占30%~40%。二是我国主要工业产品的能耗比世界先进水平高出30%~90%。大量的能源消耗既造成了经济上的极大浪费，同时也因严重的环境污染而造成了极大的社会问题。节能减排已成为摆在我国面前亟待解决的实际问题，同时也成为了政府当前的重要工作之一。因此要解决资源战略问题，必须大力开展能源节约与资源综合利用。根据国家有关规划，电机系统节能是国家发改委启动的十大重点节能工程之一。国家发展规划要求，当前应推广变频调速节能技术，即风机、水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能措施，工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术。二、变频行业介绍以前的变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成的变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高，已经取代了挡板和阀门的调节方式。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及完善的功能，将使变频最终达到高效率的运行目的。随着变频技术的不断成熟，变频器在各个领域得到了广泛应用。变频器应用上的巨大节能潜力和优良的调速性能，使得它具有强劲的发展动力和广阔的市场空间。目前，变频技术已经成为电力传动领域的热门话题之一，对于大容量风机、水泵、空压机等系统进行变频改造已成为一种趋势，它为使用大功率传动装备的企业和行业带来了很大的节能效益。三、冶金行业能耗介绍冶金行业在我国经济中所处的地位非常重要，且都是规模较大，效益显著，连续、高效式地生产流程性企业。生产过程已经高度的自动化，生产现场有大量的现场设备需要进行控制。冶金行业的电力消耗主要来自于烧结、炼铁、炼钢和轧钢设备中应用的各种电动辅机，包括引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵、煤气鼓风机、烧结风机、高炉风机、轧机、开卷机、卷曲机等。由于钢铁生产流程中大量采用的水泵、鼓风机和除尘风机的常规设计为不停机运行，流量过剩时采用流体循环或放空的耗能方法，节电潜力很大。冶金行业使用变频器的节电效果较为明显，节电率一般在15%-60%。通常由交流异步电机驱动。这些设备调速范围比较宽，对工艺、环保的影响比较大。早期大部分冶金行业的风机、水泵设备不调速，直接采用工频供电，定速驱动，通过调节风门与阀门来控制风量与给水量，同样把能量都白白地浪费了。如果采用高压变频器进行变频调速，则可以节约大量的电能，给企业带来效益。深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第4页第三章系统方案一、现场工况分析1.负载设备参数烧结风机匹配电机型号YR560-4额定功率1120KW额定电压10KV额定电流77A额定转速1480功率因数0.85数量1用1备电费标准0．48全年运行天数260-300天日运行时间24H风门或阀门开度65%电机实际运行电流65A炉前除尘风机匹配电机型号YR560-4额定功率800KW额定电压10KV额定电流57．6A额定转速995功率因数0.85数量1用电费标准0．48全年运行天数4-6个月日运行时间24H风门或阀门开度70%电机实际运行电流45A上料除尘风机匹配电机型号（产地、日期）Y315-4匹配电机型号（产地、日期）132KW额定电流235A额定电压380V运行电流190A风门或阀门开度100%2、负载设备工况分析烧结风机项目分析：烧结车间是为炼铁高炉准备铁矿石的前道工序，是炼钢过程中的一个重要组成部分。压碎的铁矿石经过一个高温焙烧炉（1,300到1,500摄氏度），在那里铁矿石形成块状，称为“烧结矿”。烧结鼓风机是烧结生产的主要设备之一。其风压、风量的变化，对烧结生产的影响很大，另外，其电耗一般占整个生产线的l/3左右。因此，合理地控制主引风机的运行状态，对烧结生产的合理控制以及大量降低生产电耗有重要意义。深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第5页对于高质量烧结矿的生产过程来说，关键是要控制好焙烧炉内的气流和气压。为适应生产，目前只有靠人工进行改变烧结鼓风机的风门开度来满足烧结生产过程的需要气流和气压，导致烧结矿的质量不稳定。这样就有可能出现大量生料，成品率和工序能耗等指标都难以达到良好的指标。这在过去几乎成了一种统一的模式，存在着很多弊端：除尘风机项目分析：在高炉炼铁过程中，不可避免会产生大量烟气、灰尘，也含有相当一部分的有害物质，对这些烟气、灰尘进行处理，为此炼铁工艺设备中必不可少的一种设备就是除尘风机。在高炉炼铁的生产过程中，风机的风量与风压裕度以及在生产过程中绝大部分时间都不是满负荷,同时由于炼铁过程并不是连续不断的，而是周期性间断的变化，系统所需求的风量也随之变化，导致风机的运行工况点与设计高效点相偏离，从而使风机的运行效率大幅度下降。在阀门调节过程中会带来一系列问题：采用风机定速运行，阀门调整节流损失大、管网损失严重、系统效率低，造成能源的浪费。这根本无法随时动态跟踪工艺进行风量调节以满足最佳工艺的要求。长期的60～85%左右的阀门开度，加速阀门自身磨损，导致阀门控制特性变差。设备使用寿命短、日常维护量大、维修成本高、造成各种资源的极大浪费。管网压力过高威胁系统设备密封性能，严重时导致阀门泄漏，不能关严等情况发生。工频启动时启动电流大，对电网的冲击很大，启动后电机满负荷运行，很难停机，导致设备使用寿命缩短，日常维护量大，维修成本高，且故障率高。鉴于存在以上诸多问题，解决上述问题的重要手段之一是采用变频调速控制技术。利用变频器对风机电机进行变频控制，实现流量压力的变负荷调节。因此，采用变频调速控制改造是非常有价值的。二、设备选型1、变频器配置根据现场的额定参数和实际运行工况，再结合我公司的CHH100系列高压变频器在其它工程地应用情况，我公司为其改造设备配置如下变频器，其主要地参数如下：项目变频器型号额定功率额定电压额定电流变频器数量拖动方式烧结风机CHH100-1120-101120KW10KV79A1台手动一拖二炉前除尘风机CHH100-0800-10800KW10KV57A1台手动一拖一上料除尘风机CHF100A-132G-4132KW380V240A1台手动一拖一CHF100A-132G-4其它主要辅助器件配置表名称型号规格数量备注深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第6页变频柜订做1个断路器400A(电流)1个接触器380A(380V或是220V)2个输入电抗器290A(电流)0.04mH(电感)1个采用其一,建议采用电抗器输入滤波器NFI-2501个输出电抗器290A(电流)0.008mH(电感)1个采用其一,建议采用电抗器输出滤波器NF0-2501个输入线和输出线150mm²（铜芯）若干2、变频器切换方式说明烧结风机和炉前除尘风机项目：为了保证设备运行的可靠性，要求在实施变频改造时，保留工频运行回路，即增加工频/变频旁路切换柜，使系统既可切换到工频运行，又可切换到变频运行，变频器偶尔出现故障需要检修时，系统可继续工频运行，不致造成生产中断。我公司提供的CHH100变频器拖动控制方案有几种供用户选择，其分别为手动切换方案、隔离自动切换方案和自动切换方案。高压母线用户开关QS1QS3QS2MCHH100手动切换柜高压变频调速系统自动切换柜CHH100MK2K3K1用户开关高压母线高压变频调速系统隔离自动切换柜CHH100MK2K3K1用户开关高压母线高压变频调速系统QS1QS2手动、隔离自动、自动切换柜原理图如上图，是典型的切换柜配置。其中QS1、QS2、QS3是手动刀闸开关；K1、K2、K3是真空接触器。烧结风机项目根据现场的额定参数和实际运行工况，再结合我公司的CHH100系列高压变频器在其它工程应用情况,本项目CHH100系列变频器配置的切换控制旁路系统建议采用一拖二手动方案，变频与工频能够手动切换，其电气主回路原理如下图所示：深圳市英威腾电气股份有限公司技术方案第7页QS6QS3QS2电机1M用户开关1高压母线高压母线用户开关2高压变频器M电机2QS4CHH100系列QS5QS1#1手动旁路柜#2手动旁路柜高压变频一拖二手动切换旁路系统图变频器由用户开关、一拖二手动切换旁路柜、CHH100系列高压变频器、高压电机组成。一拖二手动切换旁路柜是由六个刀闸QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6组成。该柜严格按照“五防”联锁要求设计，完全能够保证变频调速系统安全运行。QS3与QS2具备闭锁功能，不能同时闭合；QS6与QS5具备闭锁功能，不能同时闭合；QS1与QS4具备闭锁功能，不能同时闭合；QS2与QS5具备闭锁功能，不能同时闭合。采用以上主回路方案，可以实现以下几种运行方式：⑴、以变频方式运行电机1时：由QF1、QS1、QS2组成。⑵、以工频方式运行电机2时：由QF1、QS3组成。⑶、以变频方式运行电机1时：由QF2、QS4、QS6组成。⑷、以工频方式运行电机2时：由Q