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低压大功率变频器的选型及其实践

低压大功率变频器的选型及其实践

点击数:7468 次   录入时间:03-04 11:49:30   整理:http://www.55dianzi.com   产品选型

      知道电动机拖动的负载类型,选择了正确供电电压,在实际选择变频器还要依据电机额定电流值作为变频器选择的主要依据,电机的额定功率只能作为参考。另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波,会使电动机的功率因数和效率变坏.因此用变频器给电动机供电与用工频网供电相比较电动机的电流会增加10%,而温升会增加20%左右。所以在选择变频器时,应考虑到这种情况,适当留有余量, 以防止温升过高,影响变频器的使用寿命。     

另外,变频器与电动机安装距离较长时,应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。所以在选择变频器时应放大一档或在变频器的输出端安装输出电抗器。只有正确地选择了变频器,才能保证改造和生产的顺利进行。 下面用一个具体的事例,说明低压大功率在电厂新上项目的成功应用。     

四、低压大功率变频器的实践   

  经济发展,热电优先,在这一背景之下,2004年秦皇岛同和热电有限公司进行二期扩建项目,工程主要由1×24MW双抽凝汽式汽轮发电机组配1台170t/h循环流化床锅炉、主厂房的建设及基础工程施工,锅炉的辅机四台大功率电动机,其中引风机电机额定功率:1120KW;一次送风机电机额定功率:710KW;二次送风机电机额定功率:450KW;循环泵电机额定功率:680KW。若都采用高压6kV变频器势必增加扩建项目一次投资费用,通过我们大力推荐使用低压大功率变频器,加之厂家的实际考察,最终采用了ABB低压变频器。

      具体的变频器型号与应用如下: 

    ACS800-07-0580-7;具体电流值488A。

      用于拖动450KW/690V二次风机变频电机;电机电流:441A。

      ACS800-07-0870-7;具体电流值729A。 

    用于拖动循环泵680KW/690V循环泵变频电机;电机电流:705A 

    ACS800-07-1060-7;具体电流值885A。

      用于拖动710KW/690V一次风机变频电机;电机电流:736A 

    ACS800-07-1500-7;具体电流值1208A。

      四、套装置附件的详细说明如下: 

    1)四套装置都配有进线电抗器作为交直交变频器,进线电抗器不仅可以大大减少进线电网谐波,而且可以减少对设备的电流冲击,保证设备的可靠性。ABB公司把进线电抗作为标配内置于整流模块内;     

主要作用是:抵制或消除变频器输入电流中的高次谐波通过电网,对电子回路和电子设备的干扰。      2)四套装置都配有熔断器组合开关   

  主要作用是:保护整流进线单元电子元气件,为了给操作维护人员一个明确的断点,必须在变频装置进线侧加装隔离开关,作为明显的操作断点;保证检修人员安全或停机时分合主电路存有明显断点;严禁带负荷分断此开关。   

  3)四套装置都配有接触器+急停开关   

  主要作用是:为了设备的可靠保护,在出现设备故障时,按急停开关,依靠进线接触器作为自动跳闸器件,切断主电路,保证设备和人身安全;使系统更加安全、方便,便于远程操作。 

    4)四套装置都配有Du/dt滤波器     

主要作用是:变频器会对电机带来明显的绕组绝缘冲击电压、以及不对称的轴承电流,对电机的使用(寿命)带来明显影响;除非特制电机,通常690VAC电机所用变频装置必须加上du/dt滤波器,以确保电机的可靠使用;   

  另外对减少对电机的嘈声,降低电磁辐射,大幅度衰减高频成分,确保电磁环境干净,延长电机寿命都有一定好处。     

5)四套装置都配有12脉波整流器   

  每套装置都配有两套6脉波整流器,组成12脉波整流器——可以有效地消除电流中的11次以下谐波,减少对电网谐波干扰,净化电网环境。

      4.1 工作原理与系统结构   

  秦皇岛同和电厂170吨锅炉辅机使用的是ABB公司生产的ACS800大功率变频器,采用直接转矩控制(DTC),它屏弃了矢量控制中的解耦思想,而是通过时时检测磁通幅值和转矩值的方式来分别与磁通和转矩给定值进行比较,并由磁通和转矩调节器直接输出所需要的电压矢量值,直接转矩控制系统由速度控制环和转矩控制环组成。ABB公司将DTC技术和模糊控制理论合二为一,生产的高性能、低成本的变频器调速产品,并且性能大大优于矢量控制变频器。

      在DTC中,定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新40,000次。由于电机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新,逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味者传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应。根据设定情况分别响应,由于存在中间直流环节,可以有效抑制电压降低,为变频器判断继续工作还是故障保护提供了保证。在DTC中不需要对电压、频率分别控制的PWM调制器。因此没有固定的斩波频率,在实际运行中,不会产生其它变频器驱动电机时所发出的那种高频噪声,同时也降低了变频器本身的功耗。丰富、灵活的输入输出口定义功能,可在大多数应用场合,实现用户要求而不需要任何附加电路。   

  4.1.1 三台风机的作用     

循环硫化床锅炉采用平衡通风方式,每台锅炉配一次、二次风机各一台,燃烧室需要的空气从一次、二次风机吸入后分别送进空气预热器中加热,加热后的一次风送入沸腾床及反料器,二次风进入炉膛,燃料在燃烧室中与空气混合燃烧,一次空气从底部通过炉排均匀送入炉膛,起到燃烧化作用,二次空气通过炉膛夹层预热,然后进入二次燃烧室,起到二次燃烧作用,一次空气和二次空气通过固定好蝶阀位置,根据炉膛的燃烧情况,通过一、二次风机变频器,改变风机电机转速,达到调整空气用量目的。引风机用以维持炉膛负压燃烧。   

  4.1.2 引风机的作用     

引风机用以配合锅炉控制系统以节约燃料,提高锅炉燃烧效率,减少环境污染为主要目的,利用现代自控技术、通过上位DCS小型分散二级控制方式,结合媒质的燃烧情况,检测炉膛压力、烟气含氧量、排烟温度等多参量,实现对变频器进行可靠控制,随时调节引风机的运行速度,从而自动监视炉膛压力,以维持负压燃烧。要求在不同的负荷条件下,保持主汽压力的恒定,通过调节进入炉膛的燃料量及空气量,使锅炉的蒸汽产量与汽轮机的耗汽量及供热量相平衡。炉膛负压太小甚至偏正,局部地区容易喷火,不利于安全生产,也不利于环境卫生;如果负压太大会使大量冷空气漏入炉子,增大引风机负荷和排烟带走的热损失,不利于经济燃烧。炉膛负压必须?引风变频器的频率来控制,并且引入送风量作为前馈信号参与整个控制。自动控制过程由上位机来完成。

      4.1.3 一次送风机的作用 

    一次送风机用以配合锅炉控制系统以节约燃料,提高锅炉燃烧效率,减少环境污染为主要目的,通过上位机DCS系统,随时调节一次送风机的运行速度,从而自动监视炉膛含氧比例,维持正常燃烧。使空气和燃料保持适当比例,是燃烧过程的最佳操作条件,是提高锅炉效率和经济性的关键措施。维持经济燃烧,关键是保持合适的风煤比。当煤的体积流量改变之后,应当按一定的比值关系改变一次送风量。改变风量依靠一次风机变频器来实现。先调整好炉排下各风室的风门开度,再调整一次风机变频器频率作为控制风量的手段。自动控制过程由上位机来完成。使用ANN公司的变频器可以使送风机实现软启动控制,既减小了电机启动时对电网的冲击,又减少了鼓风机的启动磨损和设备的冲击能耗,延长了设备的电气和机械寿命。

      4.1.4 二次风机的作用 

    二次风机用以配合锅炉控制系统以节约燃料,提高锅炉燃烧效率,减少环境污染为主要目的,通过上位机DCS系统,随时调节二次风机的运行速度,使空气和燃料保持适当比例,是完成燃烧过程的最佳操作条件,是提高锅炉效率和经济性的关键措施。维持经济燃烧,关键是保持合适的风煤比。当煤的体积流量改变之后,应当按一定的比值关系改变送风量。只靠改变一次风机风量很难实现;需要二次风机的配合,使煤在二次燃烧室充分燃烧,二次风机受一次风机的影响,在使用中一定加以注意,并限制电机的最低转速,充分利用二次风量达到最佳燃烧目的,使锅炉达到满负荷运行。      上述风机使用变频器不仅可以完成生产工艺要求,同时可以使风机实现软启动控制,既减小了

电机启动时对电网的冲击,又减少了风机的启动磨损和设备的冲击能耗,延长了设备的电气和机械寿命。另外变频器输出带有一定的高次谐波,可能加速电动机的绝缘老化,这一点在使用中应加以注意。   

  五、进线单元 

    进线电源:690V。 

    四台大变频器都配有进线开关柜,接触器、急停开关。进线接触器可选件包括柜门上的急停按钮,外部急停按钮可以引线至柜内端子排,按下急停开关,急停命令封锁逆变器半导体,切断主接触器,电机自由停车,装置配有防止意外起动装置。 

    本次选用12脉波整流器,包含并联连接的两个6脉波整流桥。通过使用12脉波整流器,可以减少总的谐波畸变,清除五次谐波和七次谐波。因为EMC滤波器不能与12脉波整流器一起使用(变压器的副边浮地!)推荐安装带有屏蔽层的供电变压器,来减少传输辐射。整流单元包括:两套二极管整流单元(DSU),型号:ACS800-507-0680-7。

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