浅析高压变频器在混铁炉除尘风机上的应用

高压变频器在混铁炉除尘风机上的应用
当混铁炉进铁或出铁时，高温的铁水会同空气发生剧烈的化学反应，产生大量的烟气。一方面对现场操作的工人不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染。混铁炉多种进出铁工况条件下风量随时变化 ，因此该除尘风机需要多种速度来适应。在以前的运行过程中，由于一方面液力耦合器不能适应频繁的调速，另一方面原 设计现场阀门信号与风机调速控制分属两个控制系统，两者之间没有信号联系。因此原有除尘风机运行方式基本为恒速运行，其运行转速保持在约680rpm 左右，运行电流约在150A，仅通过现场阀门及炉盖开启来达到除尘效果，同时为防止阀门全部关闭造成风机振动过大，其中一台大包倒小包阀门始终打开，大量风量直接排空，导致大量有功功率浪费。此外液力耦合器低速运行时效率低下，为了提高风机的运行效率，节能降耗，必须对风机调速控制进行改进。 
近几年随着国内高压变频器技术的进步，变频器的性价比和稳定性有很大幅度的提升， 经过考察，决定更换高压变频器，采用高压变频器对风机进行调速控制。
高压变频调速系统改造方案：
1.高压变频器原理：高压变频器采用高-高电压源型，单元串联多电平技术。电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，1600kW/6kV高压变频器每相由5个功率单元串联而成，输出相电压最高可达3500V，线电压达6kV左右。每个功率单元承受全部的电机电流，但只提供1/5相电压和1/15的输出功率，为单相输出的交直交PWM电压源型逆变结构，相邻功率单元的输出端串接起来 ，形成Y接结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。
每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，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，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。给功率单元供电的二次绕组每3个一组，分为5个不同的相位组，互差12度电角度，形成30脉冲的整流电路结构。
2.根据混铁炉的工艺要求，我们在满足除尘环保 要求的前提下，为简化控制逻辑，现场PLC直接根据出铁口、进铁口的炉盖位置开关状态来控制变频器的转速，变频器预 设3个速度点，根据现场所需风量不同自动调节电机转速。
现场送6个开关量信号进PLC，在程序内编程以达到变 频器高、中、低速运行。
3.加装变频器后，由于变频器自身带有电机的过流保护、过 载保护、缺相保护、过电压保护、接地保护、短路保护、超频保护、反相保护等，变频运行时上口高压柜保护为备用保护 ，除变频器输入侧采用移相变压器外（其励磁涌流为额定电流的6-8倍），对上口保护无其它特殊要求；因此高压开关柜 继电保护只对变频器工频旁路时起主要保护，其整定值可按正常电机保护进行整定。旁路运行时如将进气口阀门全部关闭 ，启动过程启动电流应在电机额定电流的6-8倍左右，如果电网或上级变压器容量较大能承受此瞬间冲击，可以不外加任 何启动设备进行直接工频启动，如果不能承受则可考虑在变频器工频旁路系统前方加装水阻或电抗器，以防工频启动时无 法启动。本项目工频时采用直接启动方式。
整体施工方案：
1、由于目前设备使用液力 耦合器，考虑到风机运行的稳定性，因此拆除液力耦合器，将电机向前移位采用直接连接方式；对电机移位后与风机直联 的磨擦片接手重新定制，重新制作钢底座作为电机基础，同时为确保设备投运后的安全，应确保的安装精度，保证电机与 风机之间的同心度≦0.05mm。
2、高压变频器主设备安装在风机值班室内，原高压柜至电机的高压电缆用做改造 时高压柜至变频器进线电缆，变频器至电机高压电缆重新敷设，同时敷设现场 PLC柜至变频器控制柜3根屏蔽控制电缆用 于变频器的远程启动、停车，采集现场阀门状态信号，实现变频器三段速的自动调节及变频器信号的反馈。此外还需敷设 一根高压柜至变频器的控制电缆，用于高压柜合闸允许和高压柜紧急分闸控制。
3、由于高压变频器的IGBT等功 率元器件对环境温度要求比较高，同时本项目变频器功率较大，为了防止因温高而引起变频器的保护停机，我厂采用以下 三种措施来防止室温过高：
（1）、柜顶加装排风管，使变频器自身产生的大部分热量通过排风系统释放到室外；
（2）、改装现有的窗户，进行双层玻璃保温；
（3）、加装一台10匹的工业风冷空调。