高壓變頻器在混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用
當(dāng)混鐵爐進(jìn)鐵或出鐵時(shí)，高溫的鐵水會(huì)同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的煙氣。一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的工人不利，另一方面也對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染。混鐵爐多種進(jìn)出鐵工況條件下風(fēng)量隨時(shí)變化 ，因此該除塵風(fēng)機(jī)需要多種速度來(lái)適應(yīng)。在以前的運(yùn)行過(guò)程中，由于一方面液力耦合器不能適應(yīng)頻繁的調(diào)速，另一方面原 設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)信號(hào)與風(fēng)機(jī)調(diào)速控制分屬兩個(gè)控制系統(tǒng)，兩者之間沒(méi)有信號(hào)聯(lián)系。因此原有除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式基本為恒速運(yùn)行，其運(yùn)行轉(zhuǎn)速保持在約680rpm 左右，運(yùn)行電流約在150A，僅通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)及爐蓋開(kāi)啟來(lái)達(dá)到除塵效果，同時(shí)為防止閥門(mén)全部關(guān)閉造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大，其中一臺(tái)大包倒小包閥門(mén)始終打開(kāi)，大量風(fēng)量直接排空，導(dǎo)致大量有功功率浪費(fèi)。此外液力耦合器低速運(yùn)行時(shí)效率低下，為了提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，節(jié)能降耗，必須對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)速控制進(jìn)行改進(jìn)。 
近幾年隨著國(guó)內(nèi)高壓變頻器技術(shù)的進(jìn)步，變頻器的性價(jià)比和穩(wěn)定性有很大幅度的提升， 經(jīng)過(guò)考察，決定更換高壓變頻器，采用高壓變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案：
1.高壓變頻器原理：高壓變頻器采用高-高電壓源型，單元串聯(lián)多電平技術(shù)。電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，1600kW/6kV高壓變頻器每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達(dá)3500V，線電壓達(dá)6kV左右。每個(gè)功率單元承受全部的電機(jī)電流，但只提供1/5相電壓和1/15的輸出功率，為單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái) ，形成Y接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機(jī)。
每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊 三角形接法，實(shí)現(xiàn)多重化，以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的。給功率單元供電的二次繞組每3個(gè)一組，分為5個(gè)不同的相位組，互差12度電角度，形成30脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)混鐵爐的工藝要求，我們?cè)跐M足除塵環(huán)保 要求的前提下，為簡(jiǎn)化控制邏輯，現(xiàn)場(chǎng)PLC直接根據(jù)出鐵口、進(jìn)鐵口的爐蓋位置開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，變頻器預(yù) 設(shè)3個(gè)速度點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需風(fēng)量不同自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)場(chǎng)送6個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)PLC，在程序內(nèi)編程以達(dá)到變 頻器高、中、低速運(yùn)行。
3.加裝變頻器后，由于變頻器自身帶有電機(jī)的過(guò)流保護(hù)、過(guò) 載保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、接地保護(hù)、短路保護(hù)、超頻保護(hù)、反相保護(hù)等，變頻運(yùn)行時(shí)上口高壓柜保護(hù)為備用保護(hù) ，除變頻器輸入側(cè)采用移相變壓器外（其勵(lì)磁涌流為額定電流的6-8倍），對(duì)上口保護(hù)無(wú)其它特殊要求；因此高壓開(kāi)關(guān)柜 繼電保護(hù)只對(duì)變頻器工頻旁路時(shí)起主要保護(hù)，其整定值可按正常電機(jī)保護(hù)進(jìn)行整定。旁路運(yùn)行時(shí)如將進(jìn)氣口閥門(mén)全部關(guān)閉 ，啟動(dòng)過(guò)程啟動(dòng)電流應(yīng)在電機(jī)額定電流的6-8倍左右，如果電網(wǎng)或上級(jí)變壓器容量較大能承受此瞬間沖擊，可以不外加任 何啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行直接工頻啟動(dòng)，如果不能承受則可考慮在變頻器工頻旁路系統(tǒng)前方加裝水阻或電抗器，以防工頻啟動(dòng)時(shí)無(wú) 法啟動(dòng)。本項(xiàng)目工頻時(shí)采用直接啟動(dòng)方式。
整體施工方案：
1、由于目前設(shè)備使用液力 耦合器，考慮到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此拆除液力耦合器，將電機(jī)向前移位采用直接連接方式；對(duì)電機(jī)移位后與風(fēng)機(jī)直聯(lián) 的磨擦片接手重新定制，重新制作鋼底座作為電機(jī)基礎(chǔ)，同時(shí)為確保設(shè)備投運(yùn)后的安全，應(yīng)確保的安裝精度，保證電機(jī)與 風(fēng)機(jī)之間的同心度≦0.05mm。
2、高壓變頻器主設(shè)備安裝在風(fēng)機(jī)值班室內(nèi)，原高壓柜至電機(jī)的高壓電纜用做改造 時(shí)高壓柜至變頻器進(jìn)線電纜，變頻器至電機(jī)高壓電纜重新敷設(shè)，同時(shí)敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng) PLC柜至變頻器控制柜3根屏蔽控制電纜用 于變頻器的遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停車，采集現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)狀態(tài)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)變頻器三段速的自動(dòng)調(diào)節(jié)及變頻器信號(hào)的反饋。此外還需敷設(shè) 一根高壓柜至變頻器的控制電纜，用于高壓柜合閘允許和高壓柜緊急分閘控制。
3、由于高壓變頻器的IGBT等功 率元器件對(duì)環(huán)境溫度要求比較高，同時(shí)本項(xiàng)目變頻器功率較大，為了防止因溫高而引起變頻器的保護(hù)停機(jī)，我廠采用以下 三種措施來(lái)防止室溫過(guò)高：
（1）、柜頂加裝排風(fēng)管，使變頻器自身產(chǎn)生的大部分熱量通過(guò)排風(fēng)系統(tǒng)釋放到室外；
（2）、改裝現(xiàn)有的窗戶，進(jìn)行雙層玻璃保溫；
（3）、加裝一臺(tái)10匹的工業(yè)風(fēng)冷空調(diào)。