引风机电机变频改造项目设计方案

1、内蒙古丰泰发电引风机电机变频改造项目设计方案北京天福力高科技发展中心2007年3月目录1. 概述 12. 系统改造方案 12.1. 主回路方案 12.2. 变频器运行方案 22.2.1. 变频器正常工况 22.2.2. 变频器异常工况 22.2.3. 变频器基本性能简介 32.2.4. 变频器控制接口 （ 可按用户要求扩展 ） 52.2.5. 变频器结构 52.2.6. 变频器的保护 63. 施工方案 63.1. 变频器的安放 63.2. 变频器进线方式 113.3. 暖通设计方案 113.4. 变频器内部安装接线及端子排出线图 1 23.4.1. 变频器内部的电气接线 1 23.5. 变频器

2、进机组 DCS 信号（供参考） 1 53.6. 变频器输入输出接口说明 1 63.6.1. 高压接口 1 63.6.2. 低压控制接口 1 63.7. 电源要求、接地要求 1 73.7.1. 电源要求 1 73.7.2. 接地要求 1 73.8. 变频控制方案 1 73.9. 施工方案计划 1 83.10. 施工材料表 1 91. 概述利用变频器驱动异步电机所构成的调速系统，对于节能越来越发挥 着巨大的作用，利用变频器实现调速运行，是变频器应用的最重要的一 个领域，尤其是风机、水泵等机械运行的节能效果最为明显。由于变频 器可以方便的实现软起动，因而可以有效地减少电动机启停时对电网的 冲击，改善

3、电源容量裕度。2. 系统改造方案 对于内蒙古丰泰发电有限公司引风机电机变频装置，北京天福力高 科技中心根据招标书要求提供西门子罗宾康品牌完美无谐波系列(Perfect_Harmony) 高压变频器。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。该变频器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，包括国产电机。2.1. 主回路方案如图一： K1 、K2、K3 组成旁路刀闸柜； K2 与 K3 互锁， K2 闭合， K3

4、断开，电机变频运行； K2 断开， K3 闭合，电机 工频运行。2.2. 变频器运行方案2.2.1. 变频器正常工况此时，变频器满足运行条件，可以变频运行电机，操作如下：断开旁路柜的旁路刀闸 K3；闭合变频器进线刀闸 K1 与出线刀闸 K2；闭合 6KV高压开关；启动变频器，此时变频器输出 050Hz、06000V 可调的电压，实 现变频驱动电机以达到调节风量的目的。图一主回路方案图2.2.2. 变频器异常工况 此时，变频器不满足运行条件，为确保系统持续运行，应工频运行电机。操作如下：断开变频器进线刀闸 K1 与出线刀闸 K3（使变频器退出系统） ；闭合旁路柜的旁路刀闸 K2；闭合 6KV高压

5、开关；此时 6KV电网直接驱动电机，电机工频运行。2.2.3. 变频器基本性能简介变频器为高 -高结构， 6KV 直接输出，不需输出升压变压器，输出 为单元串联移相式 PWM 方式，输出相电压至少为 13 电平，线电 压至少为 25 电平； 系统一体化设计， 包括输入干式隔离变压器， 变频器等所有部件及 内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控 制信号线即可。 整套系统在出厂前进行整体测试。；36 脉冲整流 输入符合并优于 IEEE519 1992 及 GB/T14519 93 标 准对电压失真和电流失真最严格的要求；在 20100%的负载变化情况内达到或 超过 0.95 的

6、功率因数 （无需 功率因数补偿装置 ）无需滤波器 变频器就可输出正弦输出电流和电压波形， 对电机没有 特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。具有软 起动功能， 没有电机启动冲击引起的电网电压下跌， 可确保电机安 全、长期运行； 变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。可避免风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能； 变频装置对输出电缆长度无任何要求，电机不会受到共模电压和 dv/dt 的影响； 变频器可在输出不带电机的情况下进行空载调试， 也可在没有 6KV 高压情况下用低压电进行空载调试；控制采用 无速度传感器矢量控制 ，起动转矩可达 150%；变频器对电网电

7、压波动有极强的适应能力 ，电压下降 45% 仍可降额 运行；变频器效率为 98.5%； 控制系统采用全数字微机控制，有自诊断功能； 电机参数自动检测、控制系统参数自动优化； 变频器功率单元和主控系统通讯采用光纤连接， 具有很高的通信速 率和抗干扰能力，安全性好； 带中心点漂移的功率单元旁路技术 （选件），当一个单元出现故障 时，仍能保证正常输出能力，不会影响系统运行； 控制系统具有在线检测变频器输入电压、电流、输入有功功率、无 功功率、输入功率因素、累计用电量、输出电压、电流、功率、频 率、电机转速等；频率精度： 0.5%（所有因素下 ）；过载能力为 120%， 1min，满足泵类和风机类负荷

8、要求； 调速范围： 0-100% 连续可调；加 /减速时间 0.1-3600 秒 （根据负载情况可设定 ）； 输出频率 0-120HZ（ 根据电机情况可设定 ）； 环境温度为 -15+40 C，95%相对湿度，海拔 1000 米以下； 变频器抗地震能力为 7 级，振动 0.5G； 临界速度可跳过 （共 3 组，可任意设定 ）；用户可调的数字表， 可显示速度， 电流， 电压，功率，用电度数等；2.2.4. 变频器控制接口 （可按用户要求扩展 ）2路 420mA 或 010V 模拟量输入 ；4路 420mA 模拟量输出或 010V 用以输出电机电压， 电流和频 率等指示信号 （可程序修改 ）；5

9、点开关量无源输入：自动起动 / 停止，手动起动 / 停止，紧停，复 位等；7 点开关量无源输出：变频器就绪，运行，故障等（ 容量220VAC/5A） ；变频器带有 MODBUS485 通讯接口和以太网接口，可以将功率因 素、输出频率、 输出电压等参数通过通讯接口传送至 PLC 或 DCS； 2.2.5. 变频器结构变频器的功率单元为模块化设计， 可以从机架上抽出， 移动和更换， 所有单元可以互换， 更换单元不须专用工具， 更换一个单元的时间 一般小于 10 分钟；逆变器侧采用高开关频率的 IGBT 器件，保证良好的输出波形； 输入侧的隔离变压器能保护电机不受共模电压的影响； 整个变频系统采用空

10、冷；变频系统正面开门，可靠墙布置；2.2.6. 变频器的保护变频装置有过电压，过电流，欠电压，缺相，变频器过载，变频器 过热，电机过载，输出接地，输出短路等保护功能； 变频装置有隔离变压器的各种保护； 变频器带转速跟踪再起动功能；3. 施工方案3.1. 变频器的安放由于风机房内空间开扩， 环境相对较好， 为了减少投资， 经过现 场勘察，在不妨碍风机电机的检修空间的情况下，将变频器安放在风 机房内的风机旁边为最佳方案，无需单独建设变频器室，变频器摆放 的位置参见图二。变频器可以放置在预先做好的基础上， 基础应预留电缆沟 （参见 图三）或预埋电缆管，柜体基础应平整，基础结构可以选用 100 485

11、.3 规格（腰高 100mm，宽 48mm，厚 5.3mm）的槽钢焊接成 一个整体 （柜体基础结构见图四） ，将基础型钢预埋在基础里， 其顶部 平面可与地坪面相平或稍高一点，基础型钢应可靠接地，柜体应安装 或点焊接在基础型钢上，保证基础钢和变频器柜体可靠连接。变频器结构参数：1）、1800KW变频器柜体尺寸为 4877 12192915（宽 *深*高，mm），参见图一（单位：英寸 / 毫米 ）；2）、1800KW变频器柜体总重量约为 5500kg；a 前视图b 顶视图图三 1800KW 变频器外形图-wool蚕压器柜电 缆 沟-X变皴鹉底部鋼人鋪出电找？r地 frfu基础型钢与电缆沟位置不意图

12、3.2. 变频器进线方式由于罗宾康高压变频器的动力和控制电缆的开口都在变压器柜的前顶部或底部， 因此变频器 可靠墙安装以节省空间， 如果电缆从底部进入， 则应在座基下预留电缆沟。 图五是一种可行的安 装实例。也可根据现场实际情况，在变频器柜底部预埋电缆保护管，施工完成后，将地面回复原貌， 可以大大节省工作量，加快施工进度。图五 电缆从底部进入时的安装实例3.3. 暖通设计方案为了解决变频器通风散热， 一般情况下建议变频器加装通风散热风道或加装空调， 但在丰泰 1、 2机组风机房内，空间开扩，通风情况较好，可以不用加装空调。如果在夏天室内温度过高， 可以加装通风散热风道。 变频器变压器柜和功率单

13、元柜顶上各有 风机，该风机运输过程中和变频器柜是分开运输的， 变频器安装就位以后再把风机装上即可。 如 果要在风机上加装风机罩将变频器风机抽出的热风排到室外去，对该风机罩的设计要求如下： 要求不因风机加装风机罩而使风机通风量减少； 变压器柜顶风机和功率单元柜顶风机必须分别加装风罩 , 不能合二为一； 风机罩在扣到风机上以后，风机罩四周与风机四周的距离都不得小于 3 公分；如果高压进线和控制电源进线从柜顶进入 , 则风机罩不能将这些线覆盖； 风道出口应向下倾斜（防雨） ；风道出口应加铁丝网（防鼠） 。3.4. 变频器内部安装接线及端子排出线图3.4.1. 变频器内部的电气接线1、高压输入、输出接

14、线参见图六；2、低压部分端子排出线参见图七；用户高压输入用户控制电源系统接地点变压器柜单元柜用户电机说明变压器连接端子用户高压输入端子用户高压输出端子图六 变频器系统示意图图七 端子排出线图注：图七接口数目及定义仅供相关设计参考，实际接口及接线以正式图纸为准3.5. 变频器进机组 DCS 信号（供参考）TB2端子号 标变频器类型机组 DCS功能说明3-4REMOTESTARTDIDO远方起动用户提供干节点（常开） ，容量 端子 4 为变频器提供的电源线。24Vdc/1A；5-6REMOTESTOPDIDO远方停止用户提供干节点（常闭） ，容量 端子 6 为变频器提供的电源线。24Vdc/1A；

15、7-8REMOTERESETDIDO远方复位用户提供干节点（常开） ，容量 端子 8 为变频器提供的电源线。24Vdc/1A；9-10REMOTEE_STOPDIDO现场急停用户提供干节点（常开） ，容量 端子 10 为变频器提供的电源线。24Vdc/1A；33-34AUTO/HANDDIDO远方自 动 / 手动用户提供干节点（常开） ，容量 端子 34 为变频器提供的电源线。24Vdc/1A；11-12VFDFAULTDODI变频器故障变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；13-14VFDALARMDODI变频器报警变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A

16、 。；15-16VFDREADYDODI变频器就绪变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；17-18SPAREDODI备用变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；19-20VFDRUNNINGDODI变频器运行变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；21-22VFDSTOPDODI变频器停止变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；23-24SPAREDIDI备用变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；25-26SPAREDIDI备用变频器提供干节点输出（常开） 容量 220Vac/5A 。；44

17、-45TRIPDODI跳用户变频器提供干节点输出（ 1 常开 /1 常闭）；-46INPUT MV高压开关容量 220Vdc/5A 。TB2ELV端子号 标类型功能说明53-54-554-20mAMOTOR POWERAOAI电机输 出 功率用户采用屏蔽双绞线， 其中端子 55 为屏蔽接 地点56-57-584-20mA MOTOR VOLTAGEAOAI电机转速用户采用屏蔽双绞线， 其中端子 58 为屏蔽接 地点59-60-614-20mA MOTOR SPEEDAOAI电机转速用户采用屏蔽双绞线， 其中端子 61 为屏蔽接 地点62-63-644-20mASPAREAOAI备用用户采用屏蔽

18、双绞线， 其中端子 64 为屏蔽接 地点65-66-674-20mA ROMOTE SPEED DEMANDAIAO电机 转 速 给定用户采用屏蔽双绞线， 其中端子 67 为屏蔽接 地点68-69-70SPAREINPUTAIAO备用用户采用屏蔽双绞线， 其中端子 70 为屏蔽接 地点注：接口可扩展；仅供设计用，实际接线位置以正式图纸为准3.6. 变频器输入输出接口说明以下内容请对照图六、图七。3.6.1. 高压接口高压三相输入 L1、L2 、 L3接用户输入三相交流电源 6kV，50Hz；高压三相输出 T1、T2 、 T3接用户三相 6KV异步电动机；3.6.2. 低压控制接口2 路 420

19、mA模拟量输入信号， 1 路可用于 PLC或 DCS 转速给定， 1路备用或用于远端手动速度给定。4 路 4 20mA模拟量输出信号，用于输出电机电流和转速等指示信号 （可编程配置） 。8 点开关量无源输入（使用 VFD内部电源 220VAC，用户不需要外加电 源），用于起 /停、远方 / 就地控制。接点功能可以编程重新定义。8 点开关量无源输出（干接点，容量为220VAC/5A），用于状态 / 故障指示。接点功能可以编程重新定义。变 频 器 具 有 跳 6KV 高压干接点输出（1 常 开 /1 常 闭 ， 容 量 为220VDC/5A），用于高压开关柜连锁。配置 MODBU通S 信接口和以太网接口。3.7. 电源要求、接地要求3.7.1. 电源要求高压输入电源： 6 10%KV，三相， 50 10%Hz。低压控制电源： 380 10%V，三相， 50 10%Hz ，20A，2 路；3.7.2. 接地要求变频器的总接地点应与接地网可靠相接，接地线径至少为 #1AWG （42.4 mm2）， 接地电阻小于 4 欧姆。输入输出电缆的屏蔽层（或铠装层）接变频器的总接地点。3.8.变频控制方案#2 炉 A、 B 引风机电机全变频运行方式为：两台高压变频器带两台 引风机运行，全变频运行方式下两台引风机挡板