隨著我國環境的污染越來越嚴重，能源的日益匱乏，這就需要鋼鐵企業減少能源的消耗，發展低碳、環保的節能生產技術。高壓變頻器采用了變頻調速技術，針對風機電動機的降損與增效有明顯效果，所以亞洲歐美色綜合一區二區在線:不銹鋼管廠采用高壓變頻技術對其節能減排具有十分重要的意義。本文首先探討了高壓變頻器的工作特點，分析了高壓變頻器的具體工作原理，最后闡述了高壓變頻器在煉鋼廠中的具體節能應用，希望給業內人士帶來一定的幫助。
隨(sui)著(zhu)我(wo)國社(she)會(hui)經濟的(de)(de)(de)不斷發展以及能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)日趨(qu)匱(kui)乏，人們(men)為了(le)生存(cun)，逐漸開始重(zhong)視節能(neng)(neng)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)。對于節能(neng)(neng)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)，怎么樣實現低能(neng)(neng)耗與高效率的(de)(de)(de)完美結合是一(yi)(yi)個(ge)永久(jiu)的(de)(de)(de)話題(ti)，同時也是解決(jue)當前(qian)能(neng)(neng)源(yuan)危(wei)機(ji)的(de)(de)(de)唯一(yi)(yi)途徑。針對不銹鋼(gang)管廠而言，節約能(neng)(neng)源(yuan)是重(zhong)點工作(zuo)之一(yi)(yi)，在電(dian)氣的(de)(de)(de)節能(neng)(neng)當中，變(bian)頻器是關鍵設備之一(yi)(yi)。因(yin)為鋼(gang)鐵企業(ye)負載當中具備眾多的(de)(de)(de)風機(ji)以及水泵，它們(men)在工作(zuo)當中常常需(xu)要(yao)速度變(bian)化，高壓(ya)變(bian)頻器的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)很好(hao)的(de)(de)(de)符(fu)合了(le)該特征，滿足了(le)鋼(gang)鐵企業(ye)對于高壓(ya)大容量(liang)電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)節能(neng)(neng)要(yao)求。
1. 高壓變頻器工作特點
a. 波(bo)形完美
高(gao)壓(ya)(ya)變頻器(qi)(qi)輸(shu)入的(de)(de)(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)(bo)符合我國(guo)的(de)(de)(de)(de)規定，它(ta)對諧波(bo)(bo)(bo)(bo)進行抑制的(de)(de)(de)(de)重要方式(shi)就是(shi)設計(ji)多重化的(de)(de)(de)(de)輸(shu)入變壓(ya)(ya)器(qi)(qi)，然后形成(cheng)多脈沖整(zheng)流。從理論方面來說，針對36脈沖整(zheng)流而言，其中(zhong)35次及其以(yi)下的(de)(de)(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)(bo)可以(yi)進行自(zi)動抵消。比如，某單位變壓(ya)(ya)器(qi)(qi)當中(zhong)二(er)次繞組(zu)包含18個，使用三(san)角形連接(jie)方式(shi)開(kai)展(zhan)連接(jie)，可以(yi)得到6個不相同的(de)(de)(de)(de)相位組(zu)，電角度差10度，二(er)極(ji)管整(zheng)流線(xian)路總(zong)共(gong)可以(yi)形成(cheng)36脈波(bo)(bo)(bo)(bo)，對于當中(zhong)的(de)(de)(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)(bo)開(kai)展(zhan)檢(jian)測(ce)，其畸變率(lv)遠(yuan)遠(yuan)低于要求的(de)(de)(de)(de)標(biao)準，在沒(mei)有使用濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)條件下，其THD是(shi)2%。
b. 具有較高的輸入功(gong)率因數(shu)
干擾變(bian)頻器(qi)輸(shu)入功(gong)(gong)率因(yin)(yin)(yin)素的(de)(de)關鍵是(shi)其中間(jian)的(de)(de)直(zhi)流(liu)環節，針對電(dian)(dian)(dian)(dian)壓源(yuan)型(xing)而言，其中間(jian)的(de)(de)直(zhi)流(liu)環節是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)容，電(dian)(dian)(dian)(dian)容會(hui)給電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)帶來無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，跟電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)之間(jian)是(shi)沒有無(wu)功(gong)(gong)交換的(de)(de)，可以確保(bao)比(bi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)功(gong)(gong)率因(yin)(yin)(yin)數；針對電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)源(yuan)型(xing)而言，它需要電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)跟電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)之間(jian)進行無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率的(de)(de)交換，高(gao)(gao)功(gong)(gong)率因(yin)(yin)(yin)素很難被保(bao)障，而且如果電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)負荷減(jian)(jian)少的(de)(de)時候，功(gong)(gong)率因(yin)(yin)(yin)素也會(hui)隨之減(jian)(jian)少。在(zai)高(gao)(gao)壓變(bian)頻器(qi)的(de)(de)中間(jian)流(liu)程中，使用的(de)(de)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓源(yuan)型(xing)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)容，所以，輸(shu)入功(gong)(gong)率因(yin)(yin)(yin)數是(shi)比(bi)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)。
c. 單元旁路(lu)功能(neng)
在高壓(ya)變頻(pin)器當中(zhong)(zhong)，假如有一個單(dan)(dan)(dan)元(yuan)出(chu)(chu)現(xian)(xian)故(gu)(gu)障，與該(gai)(gai)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)對應的(de)(de)(de)相將(jiang)不(bu)會有電(dian)壓(ya)輸出(chu)(chu)，使得電(dian)機(ji)缺相工(gong)(gong)作(zuo)，該(gai)(gai)種情況是絕對不(bu)允(yun)許出(chu)(chu)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)。所(suo)以(yi)(yi)(yi)，可以(yi)(yi)(yi)在高壓(ya)變頻(pin)器中(zhong)(zhong)加(jia)入單(dan)(dan)(dan)元(yuan)旁(pang)(pang)路(lu)(lu)功(gong)能，它(ta)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)原理是如果某(mou)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)產生故(gu)(gu)障之后，該(gai)(gai)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)會讓(rang)相對應的(de)(de)(de)旁(pang)(pang)路(lu)(lu)接觸器作(zuo)為(wei)旁(pang)(pang)路(lu)(lu)導通，自身(shen)不(bu)參(can)加(jia)工(gong)(gong)作(zuo)，變頻(pin)器還可以(yi)(yi)(yi)正常(chang)運行。旁(pang)(pang)路(lu)(lu)時(shi)間在250ms以(yi)(yi)(yi)內，從(cong)物理層面而言，這一時(shi)間段(duan)完全可以(yi)(yi)(yi)把故(gu)(gu)障單(dan)(dan)(dan)元(yuan)旁(pang)(pang)路(lu)(lu)掉。與此同時(shi)，高壓(ya)變頻(pin)器當中(zhong)(zhong)還運用了(le)中(zhong)(zhong)性點(dian)漂(piao)移技術，可以(yi)(yi)(yi)確保(bao)三相線電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)平衡(heng)。
d. 中性點漂移
高壓變(bian)頻(pin)器的(de)(de)(de)(de)單(dan)元(yuan)旁路(lu)(lu)(lu)功能可(ke)以(yi)確保變(bian)頻(pin)器的(de)(de)(de)(de)正常工(gong)作，然而在(zai)故障單(dan)元(yuan)被(bei)旁路(lu)(lu)(lu)以(yi)后，相(xiang)(xiang)對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓容量(liang)將會(hui)降低(di)，使得變(bian)頻(pin)器可(ke)以(yi)達到(dao)的(de)(de)(de)(de)最(zui)大速度(du)在(zai)一定程度(du)上被(bei)降低(di)。所(suo)以(yi)，應(ying)該(gai)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)(de)有效電(dian)壓進行更好地控制。變(bian)頻(pin)器在(zai)沒有單(dan)元(yuan)故障的(de)(de)(de)(de)前提下，可(ke)以(yi)給電(dian)機(ji)帶(dai)來(lai)100%的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓；如果某單(dan)元(yuan)被(bei)旁路(lu)(lu)(lu)，那么輸出的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓就不會(hui)再平(ping)衡(heng)，所(suo)以(yi)，考慮到(dao)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)星形點(dian)是(shi)不斷變(bian)化的(de)(de)(de)(de)，與此同時，這些星形點(dian)沒有跟電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)(de)中性點(dian)相(xiang)(xiang)連接，能夠對(dui)單(dan)元(yuan)電(dian)壓的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)位角開展調整，進而獲得平(ping)衡(heng)電(dian)機(ji)電(dian)壓，該(gai)種方式相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)在(zai)單(dan)元(yuan)電(dian)壓的(de)(de)(de)(de)指(zhi)令矢量(liang)當(dang)中增(zeng)加(jia)零序分量(liang)，被(bei)稱(cheng)之(zhi)為中性點(dian)漂移(yi)。
2. 基(ji)本原理
a. 功率模塊結(jie)構
功率模(mo)塊(kuai)是(shi)基本的(de)交一直一交單相(xiang)逆變電(dian)路(lu)，整(zheng)流(liu)側是(shi)二極(ji)管三(san)相(xiang)全橋，通過針對IGBT逆變橋開展正弦PWM控(kong)制，可以獲得單相(xiang)交流(liu)輸出。每一個(ge)功率模(mo)塊(kuai)構成(cheng)和電(dian)氣(qi)性能(neng)是(shi)完全相(xiang)同的(de)，能(neng)夠進行互(hu)換。
輸入側是由(you)移向變(bian)壓器(qi)對每一個(ge)功(gong)(gong)(gong)率模塊進(jin)行供(gong)電，移向變(bian)壓器(qi)的副(fu)邊繞組(zu)能(neng)夠(gou)分成(cheng)三(san)組(zu)，結合(he)模塊串(chuan)聯(lian)級(ji)數(shu)以(yi)(yi)及(ji)電壓等級(ji)，通常由(you)24、30、42、48脈(mo)沖系(xi)列等組(zu)成(cheng)多(duo)級(ji)相互(hu)疊(die)加的整(zheng)流(liu)方法，能(neng)夠(gou)在很大(da)程度上(shang)改進(jin)網(wang)側的電流(liu)波形，使(shi)其負載條件下的網(wang)側功(gong)(gong)(gong)率因素靠(kao)近1，不需(xu)要任何諧波抑(yi)制裝置以(yi)(yi)及(ji)功(gong)(gong)(gong)率因數(shu)補(bu)償(chang)。因為變(bian)壓器(qi)副(fu)邊繞組(zu)的獨特(te)性(xing)，使(shi)得每個(ge)功(gong)(gong)(gong)率單元(yuan)的主回路保(bao)持(chi)獨立，類似于常規(gui)低壓變(bian)頻器(qi)，方便采取當前的最新技術(shu)。
輸(shu)出側每(mei)(mei)一個(ge)單(dan)元的(de)(de)U、V輸(shu)出端子互相串接(jie)而構成(cheng)星形接(jie)法給(gei)電(dian)(dian)(dian)機供電(dian)(dian)(dian)，利(li)用對每(mei)(mei)一個(ge)單(dan)元的(de)(de)PWM波(bo)(bo)形開(kai)展重組(zu)，可(ke)以(yi)得到結題正弦PWM波(bo)(bo)形。該種(zhong)波(bo)(bo)形的(de)(de)正弦度剛剛好，dv/dt比(bi)較小(xiao)，對于電(dian)(dian)(dian)機以(yi)及(ji)電(dian)(dian)(dian)纜(lan)的(de)(de)絕緣(yuan)沒有損壞，不(bu)需要輸(shu)出過濾波(bo)(bo)器(qi)，就(jiu)能夠增加(jia)輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)纜(lan)的(de)(de)長(chang)度，可(ke)以(yi)直接(jie)用在普(pu)通電(dian)(dian)(dian)機上。與此同時，電(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)諧波(bo)(bo)損耗大大降(jiang)低，消除(chu)負載機葉(xie)片以(yi)及(ji)軸(zhou)承的(de)(de)振動。
如果某一個功率模塊(kuai)產生(sheng)故(gu)障的(de)時候，利用控(kong)制使得(de)輸(shu)出(chu)端子短(duan)路(lu)，可以(yi)把該單元旁路(lu)退出(chu)系統，變頻器就可以(yi)降額運行，這樣一來(lai)可以(yi)防止許(xu)多場(chang)合(he)之下的(de)停機造成(cheng)的(de)損(sun)失。
b. 控制(zhi)器
控(kong)制(zhi)器是(shi)由(you)人(ren)機操作(zuo)界(jie)面(mian)、PLC以及高(gao)速單(dan)片(pian)處(chu)理器所構(gou)成的(de)。其中人(ren)機操作(zuo)界(jie)面(mian)具備三種配(pei)置：嵌入式工(gong)控(kong)機界(jie)面(mian)、標準操作(zuo)界(jie)面(mian)、工(gong)控(kong)PC機界(jie)面(mian)，用(yong)戶可以結合需(xu)求(qiu)(qiu)開展選取。單(dan)片(pian)機進(jin)(jin)行PWM的(de)控(kong)制(zhi)。人(ren)機操作(zuo)界(jie)面(mian)能夠解決用(yong)戶現(xian)場與高(gao)壓變頻(pin)調速系統的(de)接口問題，實現(xian)友好(hao)的(de)全中文監控(kong)界(jie)面(mian)，運用(yong)起(qi)來(lai)十分(fen)便(bian)捷，同時能夠進(jin)(jin)行網絡化(hua)控(kong)制(zhi)以及遠(yuan)程監控(kong)。內置PLC是(shi)用(yong)在柜體內開關信號的(de)邏(luo)輯處(chu)理，能夠跟(gen)用(yong)戶進(jin)(jin)行靈活的(de)現(xian)場接口，滿足(zu)用(yong)戶的(de)需(xu)求(qiu)(qiu)。
控制器(qi)跟功率(lv)單元之間(jian)使(shi)用的(de)是光(guang)纖通信(xin)技(ji)術，高壓(ya)部分與低(di)壓(ya)部分可(ke)以進行可(ke)靠(kao)徹(che)底(di)的(de)隔離，系(xi)統(tong)具(ju)備非常好的(de)安全性(xing)能，同時具(ju)備優質的(de)抗電磁干(gan)擾性(xing)能，在(zai)很(hen)大程(cheng)度上提升可(ke)靠(kao)性(xing)。此外，在(zai)控制電源掉電的(de)時候，控制器(qi)可(ke)以通過配置的(de)UPS繼續(xu)供電，使(shi)得變頻器(qi)能夠持續(xu)運(yun)行。
3. 高壓變(bian)頻器在不銹鋼管廠中的實際應(ying)用
在不銹鋼(gang)管(guan)廠(chang)當中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，經過電爐煉鋼(gang)的(de)(de)(de)主要材料就是(shi)一些鐵合金(jin)、渣料以及廢鋼(gang)等，在電爐冶(ye)(ye)煉、加料以及出鋼(gang)等過程(cheng)當中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)會(hui)帶(dai)來(lai)一些污染。特別是(shi)在冶(ye)(ye)煉的(de)(de)(de)氧化期(qi)間，會(hui)產生(sheng)眾多(duo)的(de)(de)(de)氧氣，含有非常(chang)大濃(nong)度的(de)(de)(de)煙(yan)塵，煙(yan)氣的(de)(de)(de)溫(wen)度也是(shi)最(zui)(zui)高(gao)的(de)(de)(de)。所以，在設計電爐除塵系統的(de)(de)(de)時(shi)候，一般(ban)都是(shi)結(jie)合這短時(shi)間的(de)(de)(de)最(zui)(zui)大排煙(yan)量來(lai)確(que)定的(de)(de)(de)。在全部的(de)(de)(de)煉鋼(gang)過程(cheng)當中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，吹氧期(qi)占(zhan)據比(bi)較大的(de)(de)(de)比(bi)例，在該段時(shi)間當中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，風機處在高(gao)負荷運(yun)行當中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，相(xiang)比(bi)較來(lai)說，其他時(shi)段的(de)(de)(de)風機處在低(di)工況運(yun)行中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。
在浙江不(bu)(bu)銹鋼管廠電爐除(chu)塵(chen)系(xi)統改(gai)造過程當中，系(xi)統的(de)(de)重要參數包含(han)：選取的(de)(de)除(chu)塵(chen)風機電機的(de)(de)型號是YKK800-8，它的(de)(de)額(e)定電壓(ya)(ya)是10000V，額(e)定電流是127A，額(e)定轉速是747r/min，額(e)定功率(lv)(lv)是1800kW。結(jie)合電爐煉(lian)鋼的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)時(shi)段(duan)設置三種不(bu)(bu)同(tong)頻率(lv)(lv)，把煉(lian)鋼階段(duan)的(de)(de)信號傳輸到高(gao)壓(ya)(ya)變(bian)頻器，在高(gao)壓(ya)(ya)變(bian)頻器接收信號之后(hou)，結(jie)合不(bu)(bu)同(tong)時(shi)期的(de)(de)要求進行頻率(lv)(lv)的(de)(de)調整，不(bu)(bu)但可以確保除(chu)塵(chen)的(de)(de)效果，而(er)且熱量也不(bu)(bu)會被帶走。
綜上所述，本文對高(gao)壓(ya)變(bian)頻器的(de)具體(ti)特征(zheng)、工作(zuo)原(yuan)理以及在不(bu)銹(xiu)鋼管廠中(zhong)的(de)節能應用開(kai)展(zhan)了探討。在本文中(zhong)可(ke)以看(kan)到，高(gao)壓(ya)變(bian)頻器的(de)使(shi)用可(ke)以實現比(bi)較好的(de)節能作(zuo)用，在系(xi)統改造之后可(ke)以給不(bu)銹(xiu)鋼管廠節省眾多的(de)能源(yuan)投入，減少了煉鋼的(de)成本。
