1 引言
山东淄博中轩集团股份有限公司，是国内较早的生产黄原胶等生物制品的大型企业，具有三十多年的研制、开发、生产的发酵经验，目前已具有上万吨的生产规模，通过了iso9002质量体系及kosher、fcciv、usp等国际认证，形成遍布全球的销售网络，全方位的应用技术服务，发展成为全球重要的生物制品生产销售基地。
但是近年来，随着产销量的不断增加，企业的生产成本也在逐年攀升，特别是大型的发酵罐搅拌机械，电费居高不下，成为困扰企业发展的一大阻力。现在国家普遍提倡节能降耗，随着《中华人民共和国节能法》的颁布，改进生产工艺，降低生产成本，节能降耗势在必行。
目前，在生产企业中，推广应用变频调速，应用电力电子技术，提高用电效率，改善生产工艺流程，实现自动控制，并进而节约资源，减少生产成本，降低人工及电力消耗，已成为企业发展的主流。特别是近年，随着高压变频调速技术的日趋完善，高压变频器的应用正日益普及。因此，采用高压变频，对原来的工频控制设备及新上设备进行技术改造，已成为当务之急。山东中轩集团股份有限公司的领导经过多次反复的酝酿讨论，决定对目前的黄原胶发酵罐搅拌机的第2期10台设备进行技术改造，应用成熟的高压变频调速技术，淘汰掉多极电磁调速设备，取得了良好的工艺及节能效果。
经过考察，山东新风光电子科技发展有限公司是国内较早进行变频器研制生产的单位，具有十几年的研制开发经历，特别是在高压变频器生产方面，具有较强的实力，2007年荣获“中国名牌”产品，是中国高、低压变频器的国家标准起草审定的唯一企业单位。研发生产的高压变频器已在国内著名的钢铁、煤炭、化工、石油、制药等众多行业十分普遍地应用。在莱钢、辽河油田、胜利油田、济钢、平阴制药厂、内蒙煤矿等的除尘风机、凝结水泵、提升机等设备上都有批量应用，而且取得了较好的效果，因此他们决定采用山东新风光电子科技发展有限公司生产的10kv/630kw的高压变频器进行设备改造。
2 现场的设备情况
2.1设备情况
（1）电机参数
额定功率：450kw；
额定电流：29a；
额定电压：10kv；
额定频率：50hz；
功率因数：0.89。
（2）运行参数
启动方式：直接启动；
工作电流区间：24～35a；
全年工作时间：7500h；
工作周期：70～72h；
电价：0.45元/kw·h。
（3）工况细节
工作周期是72h，可根据工艺要求进行调整，以皮带传动，在高速运行时可能会出现打滑现象。搅拌速度约120r/min。在每个工作周期，在头0～48h内，为多极调速，转速调整最大范围为额定转速的40%。运行频率约为前期的30hz，24h时运行频率为40hz，48h后运行在45hz。
2.2设计方案的确定
为满足高压变频配置中的变频器要求，本着安全第一、质量可靠的方针进行认真的分析，认为采用jd-bp38-450型高压变频器完全能满足要求，制定出如下技术方案，此方案具有以下特点：
（1）优良的调速性能，满足负载工艺要求；
（2）良好的节能效果，提高系统运行效率；
（3）实现系统软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命；
（4）系统安全、可靠，确保负载连续运行；
（5）控制方便、灵活，自动化水平高。
设计时，根据电机容量，选用高压变频器，对搅拌机系统进行控制，原设计电机容量为10kv/450kw，因此选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的jd—bp38—450f高压变频器进行控制。为安全起见，防止在变频器检修或故障时耽误生产，系统还设计有工频旁路，可以实现工变频自动转换。
2.3主要技术性能指标
额定输入电压：10kv（-20%～+15%）；
输入频率：45～55hz；
输入方式：36脉冲二极管全波整流输入；
输出方式：每相10单元载波移相正弦波脉宽调制输出；
输入功率因数：大于0.96（额定负载时）；
效率（含变压器）：大于96%（额定负载时）；
输出频率：0～50hz，连续可调；
频率分辨率：0.01hz；
过载能力：120%连续，150%1min；
控制电源：双路供电，220vac，5kva；
冷却方式：强制风冷；
防护等级：ip20；
模拟量输入：四路，0～5v/4～20ma，任意设定；
模拟量输出：两路，0～5v/4～20ma可选；
开关量输入输出：32入/16出（可按用户要求扩展）；
通讯接口：rs－485接口；
运行环境温度：0～40℃；
贮存/运输温度：-40～70℃；
环境湿度：<90%（20℃时），不结露；
安装海拔高度：<1000m（超过1000m时，需降额运行）。
运行参数自动记录和输出、自动故障记录、限流功能、输出电压自动调整功能、瞬时停电自动跟踪功能、单元旁路功能等。
2.4风光变频器的主要优势特点
风光jd-bp系列高压变频器与国内外同类产品比较，在产品功能设计、产品质量保障措施、系统安全设计和服务方面，具有以下优势和特点：
（1）输入、输出谐波含量低，输入功率因数高。无须滤波器和功率因数补偿，可直接驱动电机；
（2）系统控制电源采用220vac和高压主电源降压隔离后双路供电，系统运行更可靠、操作更简便。可在无高压电的情况下检测变频器的输出及各点波形，便于调试、检修及操作人员培训；
（3）冷却风机采用高压主电源降压后直接驱动，风机仅在上高压电且变频器开机后运行，避免了冷却风机启、停时对控制系统的影响；
（4）功率单元工作电源为外部开关电源，避免了高压瞬时掉电时对单元的控制电源的影响，更适应于国内电网条件，变频器工作电压范围为un+15～-20%，如6kv系列可稳定运行于6900v电压条件下；
（5）瞬时停电保护功能。当主电源失电后，变频器控制电机处于发电状态运行，为功率单元电容充电，并为其控制电源供电，直至主电源恢复，变频器回到原运行状态。瞬时停电时间典型值为3s（具体时间可以根据用户的系统而定），超过3s变频器则保护，检查停电原因，以免变频器继续运行而引起事故；
（6）限流功能。避免启动或负载突然变化时，使变频器输出电流过大而导致保护动作；
（7）操作平台采用全中文win系统，运行稳定，且易学易用；
（8）结构紧凑；
（9）完善的上位机控制功能。可与dcs系统实现通讯或i/o方式硬连接；
（10）主要器件均采用世界一流厂商的成熟产品，产品从元器件至半成品及成品，均实现100%的严格测试。各系列产品出厂前均完成100%72h以上负载测试记录，确保产品的可靠性；
（11）在系统运行安全可靠性设计方面，我公司拥有独享专利技术,即一种使电解电容延长一倍使用寿命的装置；
（12）有较强的工程设计能力和沟通意识，能根据用户现场条件和控制要求量身定做，及时满足用户的不同需求；
（13）功率单元模块化设计，可以互换，维护简单；
（14）二次接线模块化设计，现场接线简单，安装周期短。
2.5一次回路
一次回路系统原理图如图1所示，由一次回路进线柜（旁路柜）、变压器柜、变频单元柜和操作控制柜组成。旁路柜在变频器维护过程中或变频器出现故障时，将电机投入到工频电网运行，保证生产不受影响。变频运行时，变频器为电机提供全面的保护。
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