酒钢选烧厂变频改造技术方案

酒钢选烧厂一期变频改造技术方案时间：2011年5月11日酒钢变频改造技术方案目录第一部分：酒钢选烧厂变频改造技术方案第二部分：合康变频器概述酒钢变频改造技术方案酒钢选烧厂变频改造技术方案本技术方案主要针对选烧厂内风机类设备。经我方人员多次考察核对，对选出适合做变频改造，对生产工艺有所改进，且具有一定节能空间的设备做变频改造技术方案。变频改造设备一览：序号工位数量节电率变频改造内容简介1烧结厂配料除尘风机10KV710KW1台11%直接连接变频器，配自动旁路柜，并适当调整动力电缆。2烧结厂环冷鼓风机10KV630KW2台18%直接连接变频器，配手动旁路柜，需选址另建变频室，并适当调整动力电缆。总计3台1、配料除尘风机1）．现场工艺介绍：电机参数额定电压额定功率额定电流额定转速功率因数10KV710KW52.85A738r/m0.82现场采用入口管道的阀门调节风量，现阀门开度为60%，现场工频运行电流为34.5A。2）．节能原理和计算：风机长期在额定转速下运行,所以,根据运行电流可求出送电动机工频运行时，实际消耗的有功功率：P1=1.732I2U2cosφ×0.9=1.732×34.5×10×0.82×0.9=440(KW)变频器改造后,我们将风门开度调整为100%.风机原先调节方式为通过调节入口风门开度的方式，现改为调节风机的电机运行频率，改变电机的速度来达到调节的目的。根据流量、压力、轴功率与其转速的关系用文字表述为：流量与转速成正比、压力与转速的平方成正比、轴功率与转速的立方成正比。酒钢变频改造技术方案Q2/Q1=n2/n1H2/H1=(n2/n1)2P2/P1=(n2/n1)3节电率计算：现阀门开度值为60%，根据风机特性，风机实际风量为额定风量的85%左右，以此作为节能计算标准。安装变频器后根据风量与转速成正比的关系，变频全速运行时对应额定转速，根据流体学原理P2=P1×(n2/n1)3可以求出低速下的实际消耗的有功功率：P2=Pe×(n2/n1)3=Pe×(Q2/Q1)3=440/0.75×（0.85）3=587×0.614=360(KW)式中Pe为风门全开时的运行功率，采用现开度时的风机功率反推出，查表得。变频时合计消耗电能：P3=P2/λ1/λ2=P2/96%/95%=390（kw.h）λ1为变频效率；λ2为传动效率理论节电率：η理论=(P1－P3)/P1＝(440-390)/440=12%考虑到现场实际运行工矿可能与理论计算值有差异，实际节电率略低。η实际=η理论×0.9=12%×0.9=11%上文计算为理论节电率，节电率记：11%现工频情况下消耗功率：P1=1.732I2U2cosφ×0.9=1.732×34.5×10×0.82×0.9=440(KW)变频改造后，风门全开，采用高压变频调速控制风量，节省功率440x11%=48.4KW年节约电费48.4(KW)x8000(h)x0.4(元/KWh)=15万元3）．加装变频装置后的一次回路及保护（自动旁路）:酒钢变频改造技术方案注意：高压电源柜DL及电机由用户方提供图中自动旁路柜中，由于此机组中风机不允许停机，所以必须采用自动旁路柜，投切过程自动实现，自动旁路柜内有三个真空接触器，其中KM2和KM3必须互锁，以确保工频电源不会直接送到变频器的输出端子上。自动旁路柜带隔离刀闸那种方式，带隔离刀闸主要是考虑电机工频运行时可以将变频器从高压电源中隔离出来，便于变频器的维护和修理。旁路柜必须与上级高压断路器DL连锁，旁路柜隔离开关未合到位时，不允许DL合闸，DL合闸后，由自动旁路柜实现变频器上电及变频器出现故障时自动跳至工频运行，确保设备连续稳定运行。故障分闸：将变频器“高压分断”信号与旁路柜“变频投入”信号串联后，并联于高压开关分闸回路。在变频投入状态下，当变频器出现故障时，分断变频器高压输入；旁路投入状态下，变频器故障分闸无效。4）、变频器技术参数选型根据现场电机参数，负载特性及环境因素综合考虑选择我厂型号为HIVERT-Y4108/061的通用型高压变频器，配备的旁路柜型号为：XGNP02-12。变频器主要技术参数如下：序号名称单位参数备注1技术原理多级模块串连，交直交、高高方式三相高压电源旁路柜2HIVERT高压变频器电源柜旁路柜1酒钢变频改造技术方案序号名称单位参数备注2额定输入电压/允许变化范围kV10kV（-20%～+15%）3系统输出电压kV10kV4系统输出电流A61A5额定容量kVA1000kVA6额定输入频率/允许变化范围50Hz±10%7对电网电压波动的敏感性-35%～+15%8变频调速系统效率＞96%（额定，含变压器）9谐波≤4%（整个调速范围内）10可靠性指标(平均无故障工作时间)H20000H11输入侧功率因数≥0.9612控制电源380VAC，5kVA。13噪声等级≤75dB14冷却方式强迫风冷15过载能力120%，2min；150%，3秒;200%立即保护16标准控制连接modbus通讯协议或采用profibus通讯协议17模拟量信号(输入)规格及数量4～20mA/2路18模拟量信号(输出)规格及数量4～20mA/4路19开关量信号(输入)规格及数量无源干接点，12点20开关量信号(输出)规格及数量无源干接点，9点21防护等级IP3022变频装置外形尺寸宽×高×深=4000mm×2100mm×1410mm2320秒来电自启动具有20秒来电自启动功能25现场海拔高度米16005）、控制方式可根据工艺要求将变频装置设为某一频率定速运行，可以根据现场工艺所需风量调整，有多种控制方式可供选择。6）、改造工程量变频改造无需移动电机，需将风门全部打开。另涉及的工程量为运输、吊装、就位、线缆铺设、风道加装。酒钢变频改造技术方案以上工作量均由厂方配合我方进行。2、环冷鼓风机1）．现场工艺介绍：电机参数额定电压额定功率额定电流额定转速功率因数10KV630KW46A995r/m0.845台鼓风机风门全开，运行电流35A。现场5台鼓风机用来给烧结热矿冷却，给料口到出料口依次为1~5号鼓风机。由现场工艺要求，考虑到流体特性，该工位选择5台风机全开，但是风量大于工艺要求（由环冷机内料的温度决定），现场人员倾向于采用变频控制其中两台鼓风机，通过红外测温反馈给变频器的信号控制变频器频率，以此调整鼓风机风量。2）．节能估算：工频情况下消耗功率：P=1.732I2U2cosφ×0.9=1.732×35×10×0.84×0.9=458(KW)变频改造后，同现场技术人员沟通得知，其中两台鼓风机，3#和5#用80%的额定风量就能满足工艺要求。风机原先无调节，现改为调节风机的电机运行频率，改变电机的速度来达到调节风量的目的。3#鼓风机节能计算：根据流量、压力、轴功率与其转速的关系用文字表述为：流量与转速成正比、压力与转速的平方成正比、轴功率与转速的立方成正比。Q2/Q1=n2/n1H2/H1=(n2/n1)2P2/P1=(n2/n1)3节电率计算：风机所需风量为额定风量的80%左右，以此作为节能计算标准。安装变频器后根据风量与转速成正比的关系，变频全速运行时对应额定转速，根据流体学原理P2=P1酒钢变频改造技术方案×(n2/n1)3可以求出低速下的实际消耗的有功功率：P2=Pe×(n2/n1)3=Pe×(Q2/Q1)3=630×（0.80）3=630×0.512=322(KW)变频时合计消耗电能：P3=P2/λ1/λ2=P2/96%/95%=353（kw.h）λ1为变频效率；λ2为传动效率理论节电率：η理论=(P1－P3)/P1＝(458-353)/458=23%考虑到现场实际运行工矿可能与理论计算值有差异，实际节电率略低。η实际=η理论×0.9=23%×0.8=20%上文计算为理论节电率，节电率：18%年节约功率458x18%=82KW，年节约电费82(KW)x8000(h)x0.4(元/KWh)=25万元同样5#鼓风机节电率为18%，年节约电费25万元。3）．加装变频装置后的一次回路及保护（手动旁路）：旁路柜HIVERT高压变频器高压母线高压柜手动旁路柜主要配置：两个高压开关（K1、K21、K22）。K21与K22是三相双刀双掷高压开关，实现机械互锁，当K1、K21闭合，K22断开时，电机变频运行；当K1、K21断开，K22闭合时，电机工频运行。4）、变频器技术参数选型酒钢变频改造技术方案根据现场电机参数，负载特性及环境因素综合考虑选择我厂型号为HIVERT-Y4108/061的通用型高压变频器，配备的旁路柜型号为：XGNP01-12。变频器主要技术参数如下：序号名称单位参数备注1技术原理多级模块串连，交直交、高高方式2额定输入电压/允许变化范围kV10kV（-20%～+15%）3系统输出电压kV10kV4系统输出电流A61A5额定容量kVA800kVA6额定输入频率/允许变化范围50Hz±10%7对电网电压波动的敏感性-35%～+15%8变频调速系统效率＞96%（额定，含变压器）9谐波≤4%（整个调速范围内）10可靠性指标(平均无故障工作时间)H20000H11输入侧功率因数≥0.9612控制电源380VAC，5kVA。13噪声等级≤75dB14冷却方式强迫风冷15过载能力120%，2min；150%，3秒;200%立即保护16标准控制连接modbus通讯协议或采用profibus通讯协议17模拟量信号(输入)规格及数量4～20mA/2路18模拟量信号(输出)规格及数量4～20mA/4路19开关量信号(输入)规格及数量无源干接点，12点20开关量信号(输出)规格及数量无源干接点，9点21防护等级IP3022变频装置外形尺寸宽×高×深=4300mm×2100mm×1585mm2320秒来电自启动具有20秒来电自启动功能25现场海拔高度米16005）、控制方式可根据工艺要求将变频装置设为某一频率定速运行，也可以根据现场环冷机内料的温度调整，有多种控制方式可供选择。酒钢变频改造技术方案6）、改造工程量变频改造无需移动电机，需要将风门全部打开。经实地考察，变频装置需要新建一个房间安放，变频装置分为变频器和旁路系统，占用空间尺寸约为：15x3.5x4（长x高x宽）米。另涉及的工程量为运输、吊装、就位、线缆铺设、风道加装。以上工作量均由厂方配合我方进行。北京合康亿盛--HIVERT系列高压变频器产品概述酒钢变频改造技术方案1.HIVERT系列高压变频器主电路原理描述HIVERT高压变频调速系统10KV系列采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限，无法直接逆变输出10kV，且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。HIVERT变频调速系统采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频调速系统的成熟技术，因而具有很高的可靠性。下图为10kV系列典型主电路图。单元A1单元B1单元C1电动机输入三相交流电源（任意电压）单元A2单元C2单元B2单元A3单元C3单元B3单元A4单元C4单元B4移相二次线圈隔离变压器功率单元HIVERT高压变频器10kV系列主电路图单元单元单元单元单元单元单元单元单元单元单元单元单元单元单元2、二次回路及控制控制系统由控制器，IO板和人机界面组成。控制器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板和一块电源板组成。各部分之间的联系如下图HIVERT变频调速系统控制系统结构图所示。酒钢变频改造技术方案功率单元10kV电动机单元单元隔离变压器输入电源单元A2单元A1单元B1单元单元单元C2单元C1单元B2单元单元控制器输出电流检测输出电压检测接口板信号人机界面现场系统，通讯协议信号HIVERT-Y变频调速系统控制系统图（10kV系列）3、控制方式HIVERT变频调速系统有三种控制方式：本地控制：从变频调速系统操作界面控制电机的启动和停机，并能完成变频调速系统的所有控制；远程控制：通过IO接口板接受来自现场的开关量控制；上位控制：采用profibus或者modbus通讯协议，接收上位DCS系统的控制。