高压变频器在化工厂主风机上的应用

1、高压变频器在化工厂主风机上的应用摘要：本文介绍了国产高压变频器在某化工厂主风机上的应用情况。应用结果表明，采用国产高压变频器对化工厂主风机进行节能改造，节能效果非常明显，并提高了设备和系统的安全可靠性，改善了电机和风机的使用寿命。关键词：高压变频 风机 节能Application of High Voltage Inverter in Chemical Plant Abstract: This paper introduces the application of high voltage inverter in Chemical Plant. The result shows that th

2、e power plant can acquire obvious benefit by using high voltage inverter, such as saving a lot of energy, improving the reliability of the system, and the operating life of the motor.Keywords: High Voltage Inverter,Fan, Energy Saving1、 引言某化工厂有一台6300kW/10kV主风机，电机启动方式采用水电阻启动。工艺要求的风量根据进料量进行调节，没有全负荷生产，若

3、生产量大，进风口挡板开大。根据产量高低，风门开度仅控制在3035%左右。由于采用进风门挡板调节，大部分的能量都被消耗在挡板上了，且挡板的开度越小则耗能就更多。随着现代工业的飞速发展及市场竞争的日益加剧，加上能源供应紧张和能源价格不断攀升，企业采用新技术实现节能降耗、降低生产成本、提高市场竞争力，已是大势所趋。因此，化工厂对给主风机进行了改造，改用变频器对风机进行调速。2、主风机变频改造方案2.1 变频器选型一般情况下，变频器容量应不小于电动机容量，这样能满足电机在额定出力内进行不同转速的调节。但在现实生产工作中，根据实际运行工况来选择合适的变频器容量，既能满足生产需要，又能节省变频器投资及减少

4、配套设施。主风机电机为10kV/6300kW电机，设计时存在一定裕量。为了满足50Hz时满负荷运行要求，我们为其配备了容量为8000kVA的变频器以满足各种工况下不同转速调节的要求。2.2 系统方案对热电厂给水泵变频的改造遵循了“最小改动，最大可靠性，最优经济性”原则，考虑到变频器退出运行后，为了不影响生产，确保系统正常工作，配置工频旁路，当变频器出现故障时，将电机投切到工频下运行。（系统主回路电气原理图如图1所示。）母线图1 高压变频调速装置主回路（一拖一）方案变频器一次回路由2个高压真空断路器QF1QF2和原有设备组成。10kV电源经高压断路器QF1到高压变频装置，变频装置输出经真空断路器

5、QF2送至电动机，电动机变频运行；10kV电源还可经原有水电阻启动装置直接起动电动机，电动机工频运行。QF2与原有水电阻启动装置电气闭锁，旁路柜系统满足“五防”联锁要求。高压开关QF11、原有水电阻启动装置与电动机为原有设备。3、 高压变频器的组成和原理高压变频器是具有自主知识产权，无电网污染的调速系统，采用的结构为多单元串联，输出为多电平移相式PWM方式。特别适合于风机、泵类工业应用现场，已经被广大工业用户接受和充分认可。本项目为10kV系列，变频器主电路结构见图2。3PH移相变压器M图4 功率单元输出波形3.2输入侧移相变压器输入侧由移相变压器给每个单元供电，每个功率单元都承受电机电流、1

6、/10的相电压、1/30的输出功率。30个单元在变压器上都有自己独立的三相输入绕组。功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘。二次绕组采用延边三角形接法，目的是实现多重化，降低输入电流的谐波成分。本机中移相变压器的副边绕组分为三组，构成60脉冲整流方式；这种多级移相叠加的整流方式可以大大改善网侧的电流波形，使其负载下的网侧功率因数接近1，输入电流谐波成分低。实测输入电流总谐波成分小于3%,低于国家标准。3.3输出侧结构图5 10个单元输出波形叠加图输出侧由每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元的PWM波形进行重组，可得到如图5所示的阶梯PWM波形。这种波形正弦度

7、好，dv/dt小，可减少对电缆和电机的绝缘损坏，无须输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和叶片的机械应力。4、节能分析电动机相关数据：PN=6300kW，UN=10kV，IN=416.4A，cos=0.85，=0.95且电机运行情况为每天在150A运行10小时，200A运行10小时，300A运行4小时。电机运行在150A时节约电能为：未改造前，系统输入功率为：P1=3UNI cos=×10×150×0.85=2208.3(kW)当实际运行电流I=150A时

8、，由于负载率= P/PN=3UNI cos/PN则我们可以通过运算得到风机的负载率=1.732×10×150×0.85×0.95/6300=0.333=33.3%。根据经验，风机在额定转速下利用风门开度调节风量时，33.3%的负载时风机的风量约为33%左右。进行变频调速改造后，风机的实际转速为n=33%n0风机消耗功率P2=PN×（n/ n0）3=6300×0.333=226.4（kW）。考虑到变压器及变频器功率器件等做功引起的电能损耗约20%，即：P2 = P2×1.2=271.68（kW）风机进行变频改造后，功率节约为：P1P2=2208.3-271.68=1936.62（kW），即每小时可节电1936.62度；同样可得电机在200A及300A运行时每小时节约电能为2304.4度及2243.13度。故每天节约电能为：1936.62*102304.4*102243.13*451382.72度若按全年统计，节能效果非常显著。同时，主风机的无功耗能亦大幅降低，这里不再一一计算。并且变频运行后挡板全开，电机基本保持在高效点，运行效率也大大提高。5、结论对某化工厂主风机实施了变频改造后，节约了大量的电能，改善了工艺过程，电机实现了软启动，延长设备的使用寿命，