韶峰水泥高压风机变频技术方案.doc

湖南韶峰南方水泥湖南韶峰南方水泥 高压风机变频项目高压风机变频项目 技术建议书技术建议书 湖南金百大能效管理科技有限公司湖南金百大能效管理科技有限公司 二二 0 0 一一 0 0 年五月年五月 版本号 NO 10051605 JGFFNO 10051605 JGFF 密级 秘密 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 0731 84467522 目目 录录 前前 言言 1 1 第一部分第一部分 关于我们关于我们 2 2 第二部分第二部分 3 3 线线及及 2 2 线线部分高压风机的节能改造部分高压风机的节能改造 5 5 一 工况概述一 工况概述 5 1 1 现场调查工况 5 1 2 存在的问题及其分析 6 二 节能改造设计思路二 节能改造设计思路 8 三 高压电机主要节能技术介绍三 高压电机主要节能技术介绍 8 四 技术方案的设计四 技术方案的设计 13 4 1 主回路系统方案 13 4 2 控制系统方案 14 五 高压变频系统产品的选型与简介五 高压变频系统产品的选型与简介 15 5 1 选型要求 15 5 2 产品重点专有技术简介 16 六 项目相关产品与设备的供货范围六 项目相关产品与设备的供货范围 23 七 七 施工安装与技术服务施工安装与技术服务 24 7 1 机械安装 24 7 2 电气安装 25 7 3 技术服务 26 八 液力耦合器的拆除八 液力耦合器的拆除 27 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 0731 84467522 第三部分第三部分 投资与效益分析投资与效益分析 3131 一 效益分析一 效益分析 31 1 1 直接效益 31 1 2 间接效益 32 1 3 社会效益 33 二 项目风险控制二 项目风险控制 34 第四部分第四部分 售后服务售后服务 3737 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 1 0731 84467522 前前 言言 企业竞争力的提升 关乎企业的存续发展 是企业领导人普遍关心的问题 工业革命以来的传统着眼点主要放在劳动生产力或者生产效率的提升方面 这 也是提升企业竞争力的一种十分有效的方法 然而随着能源使用成本的增加 企业的赢利能力削弱 能源使用效率不能有效控制已经成为制约企业发展的一 大瓶颈 其中电力成本是继原材料 人力资源 管理成本之后的第四大成本 提高 电能利用效率 使之能耗最小化 效益最大化 必将成为企业新的增长点 是 提升企业竞争力的一个新方向 节能在全球是环境问题 在我国还是一个资源问题 节约的能源 已被称 为继石油 天然气 煤 电力之后的 第五能源 节能减排 降耗增效 在为 企业创造经济效益的同时 对于积极应对能源危机 特别是应对气候变化和保 护环境方面 有着巨大的社会价值 通过帮助企业提升能源使用效率 提升企业的市场竞争力 进而实现资源 节约型 环境友好型社会的构建 是金百大的使命和愿景 大量用户与我们成 功合作的案例证明 我们的节能服务可以在这样六个方面为用户创造独特的价 值 1 节约能源费 2 提升能源使用效率 降低企业整体能源成本 3 优化能源品质 提升产品品质和产能 4 保障设备安全 提升末端设备运行的可靠性 延长设备使用寿命 5 建立智能化的能源管理平台和分配系统 6 实现能源的循环 持续 高效利用 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 2 0731 84467522 第一部分第一部分 关于我们关于我们 金百大能效管理科技有限公司是以国际通行的 合同能源管理 EPC 模 式进行整体节能项目投资建设与运营服务的专门机构 EMCo 作为 专业的节能服务集成商 金百大以技术为导向 服务为核心 根据 工业 商业 建筑 市政等领域内用户的能源利用现状和要求 通过 诊断分 析 能源审计 技术设计 项目融资 产品集成 实施验证 培 训管理 等专业化流程 在开放的平台上整合 集成节能改造所需要的全部技 术 资金和设备 从终端用能设备的效率提升 计量节能 能源品质的系统 优化 质量节能 人与组织的智能平台搭建 管理节能 三个层面 全面 立体的实现能效管理系统的改造和建设 大力实施电机系统节能 能量系统优 化 余热余压利用 绿色照明等国家重点节能项目 通过项目化服务 实施 交钥匙 工程 向用户出售节能效果 帮助用户节约能源开支 优化能源品 质 实现能源的循环 持续高效利用 时延长设备使用寿命 降低涉能综合成 本 提升产能产质 使之能耗最抵化 效益最大化 为了实现国家和用户侧的能源高效利用 打造符合国际规范和标准的中国 能源服务产业 积极应对全球能源危机和保护环境 金百大能效管理科技有限公 司充分利用作为集成服务商的集约优势 与国内外能源服务的旗舰企业结成战 略联盟 以卓越的技术和专业的项目化流程服务 积极参与CDM清洁发展机制 开发替代能源和新能源 促进经济循环 科学发展 把当今世界能效管理的新 理念 新机制 新技术引入中国 服务中国 造福中国 2005 年涉足中国能源服务行业 实施中西部节能减排战略 先后在钢铁 石化 烟草 医院 学校等行业内对国防科委中核总 404 基地 宝鸡秦岭 301 核武库 酒泉卫星发射中心 东风场区 湖南冷水江博大钢铁有限公司 湘衡 盐矿 长沙自来水公司 湖南省人民医院 湘潭大学 涉外经济学院 宁乡南 方水泥等多家企 事 业单位成功实施了电效改造与检测 大力推行合同能源 管理机制 实施 EPC 项目投资 产生了良好的经济效益和社会效益 2006 年 9 月 被吸收成为中国节能产业服务委员会会员 2006 年 12 月 成为省市政府首批指定推荐的三家 合同能源管理公司 之一 2007 年被中国 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 3 0731 84467522 节能产业委员会评为 重合同守信用企业 2008 年先后被国家节能产业委员 会 长沙市经委能源办公室评为 优秀会员单位 是湖南省具有大型节能项目 改造经验以及整体成功案例的集资金管理 系统集成以及项目管理为一体的专 业能效管理公司之一 2009 年 公司全面通过 ISO9001 2008 质量管理体系认 证 是为长沙市政府确认的 16 家节能服务中介机构中的龙头企业之一 我们的项目实施及服务流程如下图所示 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 4 0731 84467522 项目实施流程与规划项目实施流程与规划 诊诊 断断 初初 审审 再再 审审 设设 计计 融融 资资 项目终止 No Yes No 合同签署 项目技术解决方案设计 项目商务解决方案设计 项目整体解决方案 终 审 运行维护 技术培训 改造项目投资意愿 项目洽谈及技术交流 企业能源 资质信用初步审计 项目初步可行分析审核 签署 EEPC 电效投资 咨询服务协议 项目投资立项 成立项目团队 企业能源详尽审计 企业资质信用详尽审计 设备安装 系统调试 效果验证 项目整体验 收 项目终止 不立项答复 签署设备购买合同 签署融资租赁合同 实实 施施 运运 行行 管管 理理 ESCO 模式 买断模式 土建施工 系统 组件准备 运输 现场安装条件确认 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 5 0731 84467522 第二部分第二部分 3 3 线及线及 2 2 线部分高压风机的节能改造线部分高压风机的节能改造 一 工况概述一 工况概述 通过我公司工程师对湖南韶峰南方山水泥有限公司3号和2号生产线现场高 压设备 主要是风机 的细致勘察和科学分析 由于3号线高温风机 循环风机 窑头排风机 2号线高温风机能耗大 建议先从这四套设备着手 1 11 1 现场调查工况现场调查工况 1 3 线高温风机 风机风机电机电机运行工况运行工况 型号 W6 2 39 4 型 号YRKK800 6实际电流 220A 调速范围额定功率 3000KW 实际电压 6KV 配套电机 功率 3000KW 额定电压 6KV 液耦转速 804r min 转 速1000 r min额定电流 345 9A 风门开度 100 现有调节 方式 液耦调节转速转 速994 r min 功率因数 0 869 液耦调速范围 1 1 5 额定转差率 1 5 3 液耦开度 52 2 3 线循环风机 风机风机电机电机运行工况运行工况 型号 SL6 2 39 7 型 号YRKK900 6实际电流 450A 风量 820000m3 h 额定功率 4000KW 实际电压 6KV 配套电机功率 4000KW 额定电压 6KV 阀门开度值 60 转 速 960 r min 额定电流 460 3A 现运行负压 现有调节方式风门调节转 速 995 r min 功率因数 0 867 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 6 0731 84467522 3 3 线窑头排风机 风机风机电机电机运行工况运行工况 型号型 号YR5601 8实际电流 63A 风量额定功率 800KW 实际电压 6KV 配套电机功率 800KW 额定电压 6KV 风门开度值 80 6 转 速额定电流 98A 现运行负压 现有调节方式风门调节转 速740r min 功率因数 0 83 4 2 线高温风机 风机风机电机电机运行工况运行工况 型号3050DIBB24型 号Y5603 6实际电流100A 调速范围额定功率1400KW实际电压 6KV 配套电机 功率 1400KW额定电压6KV液耦转速770r min 转 速1000r min额定电流158A风门开度 100 现有调节 方式 液耦调节转速转 速990r min 功率因数 0 85 液耦调速范围 1 1 5 额定转差率 1 5 3 液耦开度 1 21 2 存在的问题及其存在的问题及其分析分析 高温风机 循环风机 窑头排风机等设备运行存在的主要问题如下 1 风机负载的调节方式采用液力耦合器或风门节流直接调节 通过风门调 节是最原始的调节方法 仅仅是改变通道的流通阻力 其开合度大小不与流量 成 比例 从而驱动源的输出功率并没有改变 浪费了大量电能 液耦调速范围有限 效率低 可靠性差 尽管比风门调节节约电能 但通 过合理的解决方案仍有很大的节能潜力可挖 综上所述 由于湖南韶峰南方山 水泥有限公司的风机风门和液耦开度经常控制在 40 80 左右 且液耦和风 门调节人工操作控制精度差 无法实现自动化控制 容易误操作 且设备使用 效率不高 不能充分满足工艺要求 大量的能量消耗在风门或传动轴上 节能 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 7 0731 84467522 降耗潜力很大 2 水泥生产过程中 由于窑况和工艺的变化 就需要经常通过调节高温风 机 循环风机 窑头排风机 窑尾排风机的需求的风量来满足生产需要 风机 的转速可以随工艺过程的需要而变化 以5000t D的水泥生产线为例 进料多时 需要风机全负荷运转 其余时间为装料 扒渣 取样等辅助时间 风机只需低 速运转即可满足要求 风机在低速段 根本不需要以额定的转速运行 工况变 化范围很大 节能潜力巨大 具体工艺运行工况周期如下 结合湖南韶峰南方水泥实际的工况 由于设备本身设计裕量和负载变化两个 方面的因素使得设备出现了 大马拉小车 的情况 从而使得系统的运行效率 低 产生了大量的无功功率 造成了极大的电能浪费 电能的不合理损耗使系 统的温度升高 无形中缩短了系统的使用寿命和年限 增加了设备的维护和维 修成本 3 由于大功率电机的起停和非线性负载的使用 供电线路中电压 电流各 次谐波含量大 电力污染较严重 电压 电流波形失真 设备及短网损耗大 输送效率降低 由于电力系统的电力品质原因 瞬变 浪涌 谐波等的广泛存 在 易造成输电线路及电机等设备温升增高 噪音增大 损耗增加 设备故障 率上升 严重时可引起开关保护跳闸和其它停车事故 增加企业生产成本 造 成设备维修成本升高 生产不稳定等危害 我们通过采用高压变频调速系统 在本身不产生谐波的基础上反而可以吸收掉原电网中的部分电力污染 在节能 的同时提升用电质量和保证设备的安全性 高速 低速 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 8 0731 84467522 二 节能改造设计思路二 节能改造设计思路 结合国家节能行业发展规划以及贵司提出的节能技改要求 我方提出以下 节能改造的整体解决方案 第一阶段 通过目前国内优越的节能技术和拆除液 耦深挖节能潜力以提高负荷侧设备运行效率提高负荷侧设备运行效率 第二阶段 通过消除谐波 浪涌 等电力污染以优化输送电电网供电质量优化输送电电网供电质量 第三阶段 通过智能化管理系统和手 段 对电能使用情况进行区域或远程在线监测和控制 对设备实施精准控制 实施智能化管理节能智能化管理节能 见图示 此方案仅涉及第一阶段改造建议 下一阶段方案将逐次提交 三 高压电机主要节能技术介绍三 高压电机主要节能技术介绍 一 变频调速技术是目前国内最主要 最优越的节能技术 在九十年代后期 随着电力电子技术 微电子技术 光电子技术的不断发 展和矢量控制技术的不断完善 其中各种拓扑结构的高压变频调速系统相继在 应用市场上出现 尤其在最近几年 在技术和应用领域上得到不断的进步和拓 展 其中 多重化完美无谐波矢量控制高压变频调速系统以其功率因数高 无 本方案处于此阶段 b 电能质量优化 c 智能化管 理 第三阶段 分为若干个工程 分级实施 按时间或空间 从三个方面入手 a a 负荷侧提效 负荷侧提效 第一阶段 第二阶段 优越节能技术节能 拆除液耦挖潜节能 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 9 0731 84467522 谐波 输入谐波小 对供电电网无污染 输出谐波小 电机附加发热和转矩脉 动小 可靠性高而受到越来越多的用户欢迎 这种主要用于交流电动机的新型 电力传动调速技术 高压变频调速系统调速高压变频调速系统调速 由于应用了先进的电力电子技由于应用了先进的电力电子技 术 计算机控制技术 现代通信技术和高压电气 电机拖动等综合性领域的学术 计算机控制技术 现代通信技术和高压电气 电机拖动等综合性领域的学 科技术 因此具有其它调速方式无法比拟的优点科技术 因此具有其它调速方式无法比拟的优点 其技术和性能胜过其它任何 一种调速方式 目前 大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种 串 级调速 液力偶合器调速 斩波内馈调速 等 风机 水泵等采用变频调速是我国节能的一项重点推广技术 中华人民共 和国节约能源法 第 39 条已将变频调速列入通用节能技术加以推广 二 高压变频调速系统产品控制示意图 三 ZINVERT 高压变频调速系统的适用范围 适用领域适用领域 火力发电 冶金 石油 化工 市政供水 污水处理 水泥 制造 造纸 制药等行业 适用工况适用工况 风机 泵类负载有广泛应用空间 四 高压变频调速系统节能原理 采用变频调速时 以平方转矩负载风机为例 可以按需要升降电机转速 改变风机的性能曲线 使风机的额定参数满足工艺要求 根据流体力学定律 变速前后风量 风压 功率与转速之间关系为 Q Q1 1 Q Q2 2 n n1 1 n n2 2 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 10 0731 84467522 H H1 1 H H2 2 n n1 1 n n2 2 2 2 P P1 1 P P2 2 n n1 1 n n2 2 3 3 即流量与转速成正比 压力与转速成平方比 功率与转速成立方比 即流量与转速成正比 压力与转速成平方比 功率与转速成立方比 Q1 H1 P1 设备在 n1转速时的风量 风压 功率 Q2 H2 P2 设备在 n2转速时相似工况条件下的风量 风压 功率 如图示为离心风机的风压 H 风量 Q 曲线特性图 n1 代表风机在额定转速运行时的特性 n2 代表风机降速运行在 n2 转速时的特性 R1 代表风机管路阻力最小时的阻力特性 R2 代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性 风机在管路特性曲 R1工作时 工况点为 A 其流量压力分别为 Q1 H1 此 时风机所需的功率正比于 H1与 Q1的乘积 即正比于 AH1OQ1的面积 由于工艺要 求需减小风量到 Q2 实际上通过增加管网管阻 使风机的工作点移到 R2上的 B 点 风压增大到 H2 这时风机所需的功率正比 H2Q2的面积 即近比广 BH2OQ2的 面积 显然风机所需的功率增大了 这种调节方式控制虽然简单 但功率消耗 大 不利于节能 若采用变频调速 风机转速由 n1下降到 n2 这时工作点由 A 点移到 C 点 流量仍是 Q2 压力由 H1降到 H3 这时变频调速后风机所需的功率正比于 H3与 H H2 H1 H3 R2 B A R1 Cn1 n2 0 Q2Q1Q 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 11 0731 84467522 Q2的乘积 即正比于 CH3OQ2的面积 由图可见功率的减少是明显的 假如 转速降低一半 即 n2 n1 1 2 则 P2 P1 1 8 可见降低转速能大 大降低轴功率达到节能的目的 当风机所需的流量为额定值的 80 时 转速下 降 20 通过高压变频调速系统控制其的转速也较额定值下降到 80 所需的 功率为额定值的 80 的立方 即 51 2 节电率为 48 8 五 高压变频器窑尾高温循环风机应用主要问题与应对措施 1 高温风机管道 塌料 问题导致电机过流跳停问题 窑尾高温风机是保证水泥生产线窑内负压重要负载 工频运行 采用液力 耦合器调速高温风机 也常见管道 塌料 导致高温风机电机过负荷跳闸 导 致生产中断 而变频器装置电力电子器件过负荷能力限制 以上塌料造成高温 风机过负荷导致变频器保护停机现象如无专业技术是不可避免 将给水泥生产 线造成更多损害 高温风机 塌料 导致过负荷是旋窑水泥生产线生产过程中预热器管壁上 粉尘粘附到一定厚度时就会坍塌脱落 造成管道内粉尘浓度增大 阻力增加 负压升高 使排风机负荷增加或垂直烟道或预热器内清结皮或有物料塌料时 同样也会造成气流波动 使排风管内气流紊乱 造成高温风机过负荷停机 该 现象频繁出现对高温风机电动机造成损坏 实际使用过程中 塌料 现象 会 不定期导致电机运行电流极短时间内超出正常电流数倍 如使用目前国内外一 般厂家通用型高压变频器 可能导致变频器运行过程中频繁跳机 直接影响高 温风机与水泥生产线正常运行 湖南金百大公司推出的水泥生产线窑尾高温风机专用变频器技术 采用 瞬态尖峰负荷差分控制技术 从设备硬件设计 控制软件设计等多方面对 高温风机不定期尖峰负荷运行进行全方位针对性设计改进 具有这种技术 ZINVERT 系列高压变频器成为 高温风机专用变频器 有效避免了其他厂家 通用高压变频器运行中 塌料 所导致反复跳机 与工频液耦运行相比也降低 了跳机可能性 使安装了高温风机专用变频器水泥生产线达到节能又增效 降 低电机 风机设备故障率 为水泥企业保证生产安全性 经济性作出技术与设 备保证 ZINVERT 系列高压变频器目前已多条 5000t d 旋窑生产线高温风机到 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 12 0731 84467522 实际应用 基本解决了高温风机变频器 塌料 导致跳闸停运 生产中断问题 大大高温风机停运对生产造成影响 降低电机设备故障率 取节能 增效巨大 效益 到用户普遍认可 2 高温风机变频电源波动与运行可靠性问题 水泥行业连续生产性质决定了用于水泥厂用高压变频器需要有很高可靠性 保证安全生产 Zinvert 系列智能高压变频调速系统采用主流功率单元串联技 术方案 而功率器件直接串联 避免了器件直接串联带来均压问题 本质上保 证了系统可靠性 同时 产品具有对电网电压适应范围宽 65 115 Un 单元故障自动旁路 工频旁路 瞬时停电再启动功能 包括相间短路保护功能 完善保护功能等技术提高起动力矩和转速精度同时 提高了抗电网波动和负载 扰动能力 大大提高了可靠性 Zinvert 系列智能高压变频调速系统几十条生 产线运行证明国产高压变频调速技术成熟 3 变频器应用谐波与干扰影响问题 这是变频器输入谐波对电网影响 变频器输入电流谐波较大 比如传统电流 源型变频器 会产生如下危害 供电系统继电保护装置误动作 可能导致大面 积停电 测量仪器仪表误差增大 影响计量精度和控制性能 影响其它电力电 子装置 电子计算机系统及通信设备正常工作 谐波使电机 变压器和电容器 等用电设备损耗增大 严重时会过热或烧损 Zinvert 系列高压变频器采用输 入多重化移相整流技术 单元级联多电平输出技术 输入 输出电流谐波失真 极小 满足 IEEE 满足 IEEE519 1992 和 GB T14549 93 标准要求 不会对电网 电机产生超标谐波污染 大 中型水泥厂自动化水平高 大多数采用自动化仪 表和计算机控制系统 对用电系统谐波要求很高 Zinvert 系列智能高压变频 调速系统方面有很大优势 谐波影响问题另是外部谐波对高压变频器影响 旋窑旋转采用直流电机 可能产生较大谐波 必须采取相应治理措施 以保证高压变频器输入电压稳态 总谐波含量 THD 不超过 10 其中任何奇次谐波均不超过 5 任何偶次谐波均不 超过 2 短时 持续时间小于 30s 出现任意一次谐波含量不超过 10 否则对母 线其他设备 高压变频器等均可能造成运行中影响与损害 还有为避免干扰 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 13 0731 84467522 变频器控制线须采用屏蔽电缆 单端接 布线时注意与动力线距离 避免控制 线与动力线并行敷设同一电缆托架 或线框 内 变频器负载输出线需采取屏蔽 铠装电缆 单端接 以避免变频器对附近仪表产生干扰 4 变频器应用环境与散热问题 水泥现场粉尘较大 环境相对恶劣 作为电子与电力电子设备 产生约 3 4 损耗发热需要散热 而一般采用风冷散热 水泥生产线风机高压变频器 一般应安装配电室内 或专门建造房屋 并加强防尘设计和日常维护 定期进 行滤网清洁 ZINVERT 系列高压变频器采用国内独一无二单元与柜体结构专利 设计 器件布局结构合理 散热器与风道设计提高散热效率 柜体采用前后进 风方式提高风速 减小体积 环境适应能力大大提高 经受了南方夏季炎热天 气 春季潮湿空气影响 特别经受了水泥厂恶劣环境考验 四 技术方案的设计四 技术方案的设计 4 14 1 主回路系统方案主回路系统方案 考虑到现场设备运行情况 建议现场抽风机设备变频系统 采用一拖一手动旁路方式 一台变频调速系统传动一台风机的 电动机 现场风机设备变频系统可以采用一拖一自动旁路方式 电动机可以变频运行也可以通过旁路方式工频运行 工频运行 和变频运行可以根据现场需要切换 一拖一手动旁路系统成套设计方案如下 一拖一手动旁路系统成套设计方案如下 方案 此方案是手动旁路的典型方案 原理是由 3 个高压 隔离开关 QS1 QS2 和 QS3 和高压开关 QF 电动机 M 组成 见左图 要求 QS2 和 QS3 之间存在机械互锁逻辑 不能同时闭合 变频运行时 QS3 断开 QS1 和 QS2 闭合 工频运行时 QS1 和 QS2 断开 QS3 闭合 高压开关 QF 电动机 M 为现场原有设备 旁路柜尺寸 宽 高 厚 1200 2320 1200 带隔离的一拖一自动旁路柜主电路系统带隔离的一拖一自动旁路柜主电路系统 基本原理 基本原理 它是由 3 个高压真空接触器 KM1 KM3 和 2 个 M 3 QS2 QS1 QS3 U QF M 3 U QF KM3 QS1 KM1 QS2 KM2 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 14 0731 84467522 高压隔离开关 QS1 和 QS2 组成 见左图 要求 KM1 KM2 不能和 KM3 同时闭合 在电气上实现互锁 变频运行时 KM1 和 KM2 闭合 KM3 断开 工频运行时 KM3 闭合 KM1 和 KM2 断开 QF 高压断路器 M 风机电动机为现场设备 详细介绍 详细介绍 1 进线端装有高压带电显示装置 2 照明灯为柜门式照明灯 3 外加输入 输出端子 分别有 KM1 KM2 KM3 及工频 变频的状态指示 外形尺寸 1200mm 1200mm 2320mm 优点优点 在变频调速系统出现严重故障时 负载能够自动转入工频电网中 切开变频调速系统 并且负载不用停机 另外可以在旁路运行的情况下断开 QS1 和 QS2 检修变频调速系统 该系列变频采用若干个低压 PWM 变频功率单元串联的方式实现直接高压输 出 变频调速系统具有对电网谐波污染极小 输入功率因数高 输出波形质量 好 不存在谐波引起的电机附加发热 转矩脉动 噪音 dv dt 及共模电压等 问题的特性 不必加输出滤波器 就可以使用普通的异步电机 不需要更换电 机 4 24 2 控制系统方案控制系统方案 变频调速系统可由现场主控系统进行协调控制 根据运行工况按设定程序 实现对风机电动机转速控制 变频系统和远方控制系统进行通讯连接 从控制上发出变频调速系统的启 动 停机等信号 变频调速系统反馈以下信号接入到 DCS 上 1 报警及故障 信息 重故障报警 轻故障报警 2 调速装置的状态信息 待机状态 正常运 行状态 故障状态 系统旁路状态 3 电机电流 转速 电压等 以下为变频调速系统与现场控制系统具体接口 以下为变频调速系统与现场控制系统具体接口 1 1 变频调速系统需要提供的开关量输出 变频调速系统需要提供的开关量输出 6 6 路 路 1 变频调速系统待机状态指示 表示变频调速系统已待命 具备启动条 件 2 变频调速系统运行状态指示 表示变频调速系统正在运行 3 变频调速系统控制状态指示 节点闭合表示变频调速系统控制权为现 场远程控制 节点断开表示变频调速系统控制权为本地变频调速系统控制 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 15 0731 84467522 4 变频调速系统轻故障指示 表示变频调速系统产生报警信号 5 变频调速系统重故障指示 表示变频调速系统发生重故障 立即关断 输出切断高压 6 电机在工频旁路 表示电动机处于工频旁路状态 以上所有数字量采用无源接点输出 定义为接点闭合时有效 除特别注明 外 接点容量均为 AC220V 3A DC24V 1A 2 2 变频调速系统需要提供的模拟量 变频调速系统需要提供的模拟量 2 2 路 路 1 变频调速系统输出转速 2 变频调速系统电机电流 变频调速系统提供 2 路 4 20mADC 的电流源输出 变频调速系统供电 带 负载能力均为 250 3 3 需要提供给变频调速系统的模拟量 需要提供给变频调速系统的模拟量 1 1 路 路 变频调速系统转速给定值 现场提供 1 路 4 20mADC 二线制电流源输出 带载能力必须大于 250 4 20mADC 对应转速低高限 须呈线性关系 4 4 需要提供给变频调速系统的开关量有 需要提供给变频调速系统的开关量有 2 2 路 路 1 启动指令 干接点 3 秒脉冲闭合时有效 变频调速系统开始运行 2 停机指令 干接点 3 秒脉冲闭合时有效 变频调速系统正常停机 变频系统具有如下特点 变频系统具有如下特点 风机变频系统 既可以变频调速运行 也可以直接投工频运行 为变频调速系统提供的交流 220V 控制电源掉电时 变频调速系统可以通过 内部配置 UPS 供电使控制系统继续运行达 30 分钟 现场如果采用交 直流 220V 双路供电时 变频装置能按照交流电源优先的原则进行交 直流无扰切换 供电 保证供电可靠性 在现场 DCS 速度给定信号掉线时 变频调速系统提供报警的同时 可按原 转速继续运转 维持机组的工况不变 变频调速系统配置单元旁路功能 在局部故障时 变频调速系统可将故障 单元旁路 降额继续运行 减少突然停机造成的损失 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 16 0731 84467522 五 高压变频系统产品的选型与简介五 高压变频系统产品的选型与简介 5 15 1 选型要求选型要求 高压大功率变频调速系统具有技术含量高 开发难度大 研发费用高的特 点 它应用在生产的重要部位 一旦出现质量事故 将会给用户带来比节能还 要昂贵的损失 甚至严重的后果 使得用户对产品的品质和可靠性要求相当严 格 金百大公司从企业的长远利益着想 为了保证产品品质 对用户高度负责 故采用高科技节能改造产品 Zinvert 系列系列高压变频系统 对高压电机进行 改造 在保证用户用电安全和不影响用户用电水平的前提下 提升电能使用效 率 优化电力品质 从而达到节约电费成本 保护用电设备的目的 该系统应 用在国内各个行业多种复杂工况 截止目前已经有 1200 多套的运行案例 遥遥 领先于同业 Zinvert系列高压变频调速系统与传统变频器的区别 系列高压变频调速系统与传统变频器的区别 传统变频器仅仅有变频调速单元 Zinvert高压变频技术 不仅仅有 变 频调速单元 其单元构成还包括 电力品质优化 和 智能控制 单元 是 在传统变频调速系统的基础上二次开发的系统性产品 实现了从 负荷侧设备负荷侧设备 的使用效率 电力分配与电力品质的效率 人与组织管理的效率的使用效率 电力分配与电力品质的效率 人与组织管理的效率 三个层面进 行节能改造 全面系统的提升效率 避免了单一使用变频器导致的局部节能 而全局耗能的情况 如下 变频调速单元 电力品质优化单元 控制器单元 管理 5 25 2 产品重点专有技术产品重点专有技术简介简介 Zinvert 变频调速系统针对电力 冶金 钢铁及给排水等行业的不同工况 产品进行相应地改进和完善 主要体现在以下一些方面 1 1 对电网波动的适应能力的改进 对电网波动的适应能力的改进 一些按欧美电网波动标准生产的变频调速系统 对电网电压波动的承受能 力为 5 早期产品 最大到 10 晚期产品 超过则瞬间保护停机 负荷侧设备的使用效率 电力分配 电力品质层面的效率 人 组织 管理层面的效率 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 17 0731 84467522 Zinvert 变频调速系统按照我国自己的电网情况进行设计 承受电压波动的能 力可以到 15 但实践证明 变频调速系统即使满足 15 电压波动的适应能 力 在实际应用过程中 特殊情况下 仍然满足不了要求 企业中往往装备多条生产线 每条生产线均有几台主要辅机设备构成 这 些辅机都挂在相同或不同的电源母线上 每当有大容量辅机 如磨煤机 锅炉 给水泵等 启动时 电源母线电压都有较大的降落 超过 15 会影响同一母 线上其他设备的正常运行 更有甚者 当发生同一母线下多台辅机群启时 电 源母线电压可能下降更多 超过 30 持续时间更长 20 秒以上 针对生产企业负荷波动大的这种工况 Zinvert 变频调速系统进行了特殊 设计 大幅度提高了其抗电网波动的能力 做到电压波动在 15 以内时 变频 调速系统可以维持满额输出 电网电压降落在 15 35 以内时 只要持续时间 不超过 20 秒 变频调速系统都短时降额运行 不进行欠压保护 等电网电压恢 复正常后 变频调速系统自动恢复到原来的工作状态 大大减少了电压跌落造 成的停机现象 在有些情况下 关键辅机设备有进行供电母线切换的需要 在母线切换过 程中 被切换的辅机设备往往产生短暂的主电源完全失电现象 大部分变频调 速系统在发生主电源失电时只能停机 个别变频调速系统虽然不会立即停机 但也只能坚持 5 个周波 仅 20ms 实际上许多母线切换过程并不能在 20ms 的 时间内完成 Zinvert 系列变频调速系统经过设计改进 可以在主电源完全失 电的情况下坚持 3 秒内不停机 则完全可以满足母线切换的需要 2 2 多种和多路控制电源供电 多种和多路控制电源供电 Zinvert 系列变频调速系统为电压源型变频调速系统 对其主电路的控制 和主电源的相位无关 不需要提供触发用的同步控制电源 换句话说 Zinvert 系列变频调速系统的控制电源不存在和主电源的相位关系要求 在现场提供的 控制电源失电时 变频调速系统利用自身配备的 UPS 为控制系统供电 变频调 速系统可以继续运行 做到控制电源丢失时 比如维修人员误拉低压电 开关 跳闸 熔丝熔断等 仍然保证辅机设备的运行 为了进一步提高控制电源的可靠性 某些 Zinvert 变频调速系统经过改进 还配备双路控制电源切换功能 能够接受现场的直流操作电源 相对交流电源 而言 直流操作电源由于有蓄电池供电 具有更高的可靠性 Zinvert 变频调 速系统在交流控制电源正常时 采用交流控制电源 交流控制电源异常后 变 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 18 0731 84467522 频调速系统在发出报警的同时 可以无扰动切换到直流操作电源供电 正常运 行不会受到影响 交流和直流控制电源都出现问题时 变频调速系统还可以无 扰动切换到 UPS 供电 从而最大程度上保证了控制电源的连续性 进而保证变 频调速系统和辅机设备的运行安全 3 3 合理设定变频调速系统的故障保护功能 合理设定变频调速系统的故障保护功能 不管什么类型的变频调速系统 出于设备自身安全考虑 都会具有各种各 样的保护功能 但在实际应用中 如何保障整体生产线的安全运行具有重要意 义 这就要求变频调速系统对自身的保护功能应按照现场的实际情况作合理设 定 对于一些问题 从变频调速系统生产厂家的角度看 也许是很严重的问题 但从应用的角度看 可能降为次要问题 比如变频调速系统运行过程中柜门被 非法打开 厂家认为可能导致人员触电酿成事故 应做停机处理 但某些工况 下可认为只作报警即可 不要导致主机设备停机 基于现场的这种需要 Zinvert 变频调速系统对许多故障增加了 报警 或 停机 选项 对一些必 须做停机处理的故障 则实行分级检测 在事态还不十分严重时事先提供报警 比如变压器严重过热必须停机 但在其温升达到跳闸停机值之前的某个门坎时 变频调速系统就事先提供超温报警信息 如果产品定型 报警保护功能固化 不能根据现场应用更改 则难以满足现场的使用需求 4 4 针对特殊工况进行特殊设计 针对特殊工况进行特殊设计 根据我们接触到的一些现场实际情况 各行业对辅机设备的调速要求千差 万别 以电厂机组凝结泵为例 某电厂的 1 机组配置两台凝结泵 1 台运行 1 台备用 正常情况下 母管压力 0 9Mpa 当母管水压低于 0 75MPA 或运行的 水泵发生故障时 备用水泵必须在很短时间内启动到全速运转 提升母管压力 到 0 9Mpa 否则系统连锁保护动作 造成停炉停机 对凝结水泵变频调速改造前 两台凝结泵倒换时 先将备用泵启动到全速 然后关闭原运行泵 保证母管水压不低于 0 9Mpa 工作泵故障时 联启另外一 台工频备用泵 由于凝结水泵工频启动 母管压力可以在短时间内恢复到正常 值 调速改造后 凝结泵正常切换时 可以先启动调速泵 水压足够后再关停 工频泵 但如果工频泵运行 变频泵处于备用状态时 一旦工频泵故障 变频 泵应在很短时间内由 0 启动到全速运行 快速提升母管压力 然后过渡到维持 母管压力 0 9Mpa 的情况下闭环调速运行 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 19 0731 84467522 在大部分情况下 变频调速系统都不具备在几秒时间内将水泵由 0 速提升 到全速运行的能力 采用国外标准产品 要实现这个功能 只能远远加大变频 调速系统容量 采用大马拉小车的方式 但投资上用户不能认可 Zinvert 变 频调速系统可以按照用户的特殊工况要求进行特殊设计 使变频调速系统具有 较大的短时过流能力 变压器容量 散热器容量都不变 选用电流较大的 IGBT 在短时启动过程中采用较高的过流保护设定值 来满足很短时间内将水 泵由 0 启动到全速的要求 由于水泵低速时负载转矩较小 变频调速系统还采 用了非线性加速方式 低速时加速快一些 使得在一定的电流负载下 获得总 体较快的加速效果 5 5 接口方式灵活 满足现场多变的接口需要 接口方式灵活 满足现场多变的接口需要 在很多工业系统中 主要采用 DCS FA 及小型 PLC 系统等实现过程控制 主要设备需要进行自动监控连接 用户为了维护方便 系统现在主要采用硬接 线方式和辅机调速系统 变频调速系统 建立通讯联系 变频调速系统的一些 开关量状态通过节点送给主控系统 由主控系统对变频调速系统的控制命令通 过节点送给变频调速系统 一些模拟量如频率给定 电机电流等信息则采用 4 20mA 电流源信号相互传送 传统变频器在接口设计上 仅具有 运行 待机 故障 报警 等 几个简单的开关量输出端口 无法满足现场的接口需要 Zinvert 变频调速系 统在现场的应用过程中 充分考虑到现场的接口需要 内置了 PLC 具有相当 丰富的现场接口 可以满足各种各样的现场接口需求 另外 变频调速系统内 置 PLC 还可以将辅机的周边设备 如阀门等 进行有效管理 使其实现和辅机 设备启停的联动 提高自动化水平 Zinvert 变频调速系统不仅具有丰富的 I O 及模拟量输入输出接口 同时 可配置标准的工业通讯接口 支持 MODBUS PROFIBUS DEVICENET 及 TCP IP 等 通讯协议 可以和现场自动化控制系统实现实时数据交换功能 6 6 针对工艺要求进行的改进 针对工艺要求进行的改进 Zinvert 变频调速系统对电机除具有常规的过电流保护外 还可增加单相 输出接地保护 针对锅炉风机的运行特点 变频调速系统配置了飞车启动功能 电机还在 旋转时 变频调速系统可以自动扫描识别电机转速 保证启动成功 当电网瞬 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 20 0731 84467522 时失电时在短时内恢复时 变频调速系统自动重新启动 保证风烟系统的可靠 运行 针对引风机 送风机 凝结水系统的变频控制 我公司积累了大量的经验 可以提供各行业相关专业设备的参考控制逻辑 以便更好的对系统进行控制 7 7 增添了许多附加功能 增添了许多附加功能 Zinvert 变频调速系统在各领域的应用过程中 还应现场的使用需求增添 了许多附加功能 比如在自动给定或控制信号掉线时 变频调速系统可以进行 有效识别 给出报警信息并维持原输出频率不变 为了增加调速的响应速度 变频调速系统增加了非线性减速功能 既可缩短总的减速时间 又保证负载减 速时变频调速系统不过压 8 8 旋转中再启动 旋转中再启动 为了适应国内电网波动大 现场主动力电源母线段切换的要求 系统提供 旋转中再启动功能 从而在电网电压波动超过 15 35 U0 情况下 系统能 够提供有效过 欠压保护 在电网恢复正常后 自动搜索跟踪电动机转速按照 设定曲线恢复正常运行状态 保证机组安全运行不跳闸 在现场主动力电源母 线段切换过程中 系统自动识别网侧电压变化 系统保护不停机 待电网电压 恢复后 自动启动设备运行至给定频率值 满足现场对设备的高可靠性要求 为了满足不同现场对旋转中再启动功能的需求 系统提供完备的参数设定 功能 保证系统动作有效 保护得当 真正适应现场运行工况要求 9 9 来电自启动功能 来电自启动功能 为避免电网短时失电对企业生产造成影响 Zinvert 变频调速系统具备来 电自启动功能 当电网电压消失后 变频调速系统紧急停机 如果在 20 秒内电 源恢复 变频调速系统会进行自动启动 恢复停机前的运行状态 1010 单模块旁路技术 单模块旁路技术 目前我们所供应的核心组件 第三代 Zinvert 系列高压变频调速系统采用 单模块旁路技术 较第一 二代单元模块旁路技术具备了更高的安全性能和可 靠性能 单元旁路技术是指当高压变频系统运行过程中出现一个功率单元故障时 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 21 0731 84467522 系统可以自动旁路故障单元同时旁路故障单元的同一级其它两个功率单元实现 系统降额运行 当 A 相第 3 级功率单元发生故障时 系统将自动旁路 A3 功率单 元 同时旁路 B3 和 C3 功率单元停止工作 从而 保证变频调速系统的输出三 相电压平衡 每相的有效工作电压由原来的 3460V 降低至 2780V 三相输出的 线电压最高值 4800V 即 变频有效负荷降低为 80 旁路图解见下图示 A 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 6000V 6000V 6000V CB 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 4800V 4800V CB A 4800V 第三代产品应用的单模块旁路技术是指当高压变频系统运行过程中出现 一个功率单元故障时 系统可以自动旁路故障单元 同时改变三相输出电压的 相位角保证线电压平衡 从而 有效提高模块故障情况下的系统载荷 最大限 度的减低因功率单元故障给生产带来的比例影响 当 A 相第 3 级功率单元发生 故障时 系统将 A3 功率单元自动旁路 根据三相电压矢量叠加为零的原理 运 用高速数字处理器增加 AC 相位角值 减小 BC 相位角 在 500 S 内完成相位角 调整 有效输出载荷位额定负荷的 93 较单元模块旁路技术高出 13 7 的负荷减低对于风机和水泵负载设备而言 相当于仅减少了 1 91 的流量值 几乎对机组运行不产生任何影响 大大提高了系统安全可靠性 旁路图解见下 图示 A 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 6000V 6000V 6000V CB 700 700 700 700 700 700 700 700 700 5600V 5600V C B A 5600V 700 700 700 700 700 节约创造价值 节能改变世界 湖南金百大能效管理科技有限公司 22 0731 84467522 1111 采用 采用 DSPDSP 无速度传感器矢量控制技术无速度传感器矢量控制技术 让控制更精准让控制更精准 采用 DSP 无速度传感器矢量控制的高性能高压变频调速产品 在以 DSP 为 核心搭建的高性能控制器硬件平台上 结合先进的实用化的矢量控制技术 将 异步电机的控制性能提高到一个新的高度 传统的 V F 控制精度不高 响应不够及时 往往无法满足低速大转矩负载 或重载启动的电机 采用了 DSP 无速度传感器矢量控制的变频调速系统仅需对 输出三相电压 两相电流进行检测 即可根据预先自动测定的电机模型 进行 异步电动机的磁通和转矩解耦控制 实现低速大转矩负载启动和运行 其中 DSP 是英文 Digital Signal Processor 的词头字母缩写 其含义 为数字信号处理器 是一种对数字信号进行分析处理的专用芯片 矢量控制 在国外多称为磁场定向控制 Field Orientation Control 其核心思想是 以电机磁场为坐标轴基准方向 通