变频风机范文

变频风机范文（精选11篇）

变频风机 第1篇

风机是火电厂运行的主要设备, 耗电量占厂用电的30%左右。传统风机通过调节风门挡板的开度来调节风量, 其驱动电动机的输出功率不随机组的负荷变化进行调节, 风门开度一般在30%~40%。如130MW负荷时电机电流在140A左右, 90 MW负荷时电机电流在120A左右, 风门开度很小, 一次风机经常在较低的效率工况下运行, 耗电率较大, 为此对一次风机进行变频改造, 实现了一次风机转速随机组负荷变化而自动调整。

1 设计方案

1.1 总体思路

一次风机驱动方式采用变频器一拖一的方式, 6.3kV电源经变频装置输入刀闸到高压变频装置, 变频装置输出经出线刀闸送至电动机;6.3kV电源还可经旁路开关及刀闸直接启动电动机。风机接线图如图1所示。具体实施方案如下:

1.1.1 土建施工方案

根据公司锅炉零米区域设备现状, 结合变频设备的改造要求, 经仔细勘察, 决定在原除尘除灰MCC房间小室靠近除尘侧修建长15m、宽6m的房间用作新增一次风机变频小室, 变频器2台一排, 双向对称排列, 考虑带电安全距离, 变频器距墙边缘1.2m。

综合考虑到设备防水、地面基础、工程造价等问题后, 决定将地面采用抬高方式进行基础浇灌, 并增加预埋件和基础型槽钢, 分别用作变频器室搭建和变频设备安装。

基础结构选用100 mm×48 mm×5.3 mm规格的槽钢;基础型钢应预埋在基础里, 其顶部平面可与地平面相平或稍高一点;基础型钢应可靠接地;柜体应安装或点焊在基础型钢上, 从而保证基础型钢和变频器柜体的可靠连接。

1.1.2 电气施工方案

为严格执行相关标准和规程要求, 在新增一次风机变频小室内安装双层电缆桥架, 桥架安装于原锅炉MCC小室电缆桥架至变频器小室, 桥架上层为低压和控制信号电缆层, 下层为动力电缆层。

电缆实施方案如下: (1) 对于高压电缆部分, 拆除原一次风机A/B电机侧6kV高压进线电缆, 重新敷设6kV开关柜至变频装置及变频装置至一次风机A/B电机的6kV高压电缆并接入; (2) 对于低压电缆部分, 施放变频装置至DCS、6kV开关柜、380V交直流电源电缆并接入。

根据风机电机功率计算, 为满足设备的运行要求, 决定在变频小室内安装10匹纯制冷空调2台, 采用工业空调, 空调均按照冗余方式考虑, 单台空调故障不会影响设备的安全运行。

为保证变频小室控制电源的稳定, 增加一台就地开关柜 (2路电源) , 供控制电源双回路及检修电源、空调的可靠运行, 控制电源分别取自不同开关, 照明及检修电源与空调电源共用。

1.2 工作模式和连锁方式

工作模式如下: (1) 合QS3、QF, 电机工频运行; (2) 合QS2、QS1、QF, 电机变频运行; (3) 变频器故障或检修时, 分QF、QS1、QS2, 合QS3、QF。

电机工频运行时, 变频器被旁路。QS1、QS2和QS3为手动隔离刀闸, QS2与QS3之间机械联锁。

1.3 控制及DCS接口配置

1.3.1 控制方式

闭环控制时, 控制对象为压力、流量, 控制依据为输入模拟量值, 实现自动控制。

开环控制分两种: (1) 控制对象为转速:该方式可以实现远程操作, 转速由工况调节, 输入的模拟量为频率变化的依据; (2) 控制对象为频率:该方式实现就地操作, 输出频率为直接设置。

1.3.2 DCS接口配置

采用和利时公司的DCS系统, 变频器开关量输入5个点, 输出5个点;模拟量输入2个点 (4mA~20mA) , 输出3个点 (4mA~20mA) 。

1.4 高压变频调速装置的基本性能

(1) 变频器的结构为高压变高压, 直接输出6kV, 不需要升压变压器, 其输出方式为PWM, 即单元串联移相式, 输出的相电压为11电平。

(2) 其多脉冲整流输入对电压和电流具有失真保护作用。

(3) 负载变化在20%~100%时其功率因数可以达到或超过0.96 (无需对功率因数增加补偿装置) 。

(4) 变频器输出波形为正弦电流和电压 (无需滤波器) , 对电机要求不高, 电机在不必降低功率的情况下也可以使用;其中的软启动功能保证了电机的安全、长期运行, 使得电机启动冲击时不会引起电网电压的下跌。

(5) 电机不会因输出波形而产生谐振, 其转矩脉动小于0.1%, 风机不会发生喘振, 变频器具有共振点频率跳跃的功能。

(6) 输出电缆长度不会对变频装置产生影响, 共模电压和电压变化率不会影响电机。

(7) 变频器可以在不带电机输出或低压的情况下进行空载调试。

(8) 采用启动转矩可达150%的无速度传感器矢量控制。

(9) 变频器能够随电网电压进行自动调节, 在电压降低35%的情况下, 变频器可实现降额运行。

(10) 其逆变器的效率为98.5%。

(11) 采用具有自诊断功能的DSP全数字控制系统。

(12) 可自动检测电机参数、自动优化控制系统参数。

(13) 采用光纤将变频器的功率单元和主控系统通讯连接, 其抗干扰能力强、通信速率和安全性能较高。

(14) 带有功率单元旁路技术 (选件、非标配) , 当单元出现故障时, 仍能保证系统的运行。

(15) 控制系统可在线检测变频器的输入电压、电流、频率、电机转速等。

2 技术经济指标

实施一次风机变频调速改造后, 单台风机 (1 600kW/6kV) 节能率19%, 一年节约电量约103.2万kWh, 节约电费约39.8万元, 全厂共有4台风机, 一年就可节约电费约159.2万元。

3 总结

本方案采用高速变频调速装置对风机电机进行变频控制, 实现了风量的变负荷调节, 不仅解决了风门调节线性度差、滞延大等问题, 而且提高了系统运行的可靠性;更重要的是减小了因风门变化造成的压流损失, 减轻了风门的磨损, 降低了系统对风道密封性能的破坏, 延长了设备的使用寿命, 使系统维护量减小, 提高了系统的经济性, 节约了能源, 为降低厂用电率提供了良好的途径。

参考文献

[1]张保全, 尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社, 2010.

[2]陈家斌, 张露江.继电保护、二次回路、电源故障处理方法及典型实例[M].北京:中国电力出版社, 2012.

[3]高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[4]唐志平.供配电技术[M].北京:电子工业出版社, 2012.

[5]王玉华, 赵志英.工厂供配电[M].北京:中国林业出版社, 2006.

变频风机 第2篇

阅览次数：881 来源：《控制与传动》 作者：杨文喜 秦强林 陈卫东

概述：

文章根据昆钢集团二炼钢厂为了提高系统自动化程度、改善工艺条件从而在转炉吹氧风机的设计上采用了东方凯奇公司高压大功率变频器替代传统的液力耦合器进行调速的情况，结合东方凯奇公司高压大功率变频器在现场的使用情况、以及与液力耦合器进行对比后的情况总结了采用变频器后的优点、对提高工艺水平的好处以及良好的节能效果。

从使用的情况看，高压大功率变频器完全可以适应这种场合的应用，它的优异性能将会为用户带来极大的方便和产生良好的经济效益。

关键词：高压变频器，液力耦合器，除尘风机，调速节能

1.工程概述

昆钢二炼钢厂现有原设计公称容量15吨氧气顶吹转炉三座，2000年对转炉进行了扩容和氧枪改造。2001年二炼钢厂全年共产钢90.6万吨，转炉平均出钢量为22吨/炉，装入量为24吨。2002年二炼钢全年共产钢104.5万吨。

随着国民经济的高速发展，需要在现有设备条件下尽力挖掘设备潜力，提高钢铁产量。根据我们调查和分析，限制二炼钢厂综合产钢能力提高的主要因素是转炉系统产钢能力不足。

转炉产钢能力主要受出钢量，转炉作业率和缩短冶炼周期等因素制约。为实现150万吨综合产钢能力，除了对转炉扩容外，还必须提高转炉作业率和缩短冶炼周期。通过理顺物流，可减少转炉等待时间2.5分钟；提高铁水质量，增加供氧强度，缩短供氧时间2.5分钟；稳定原料成分，减少波动，可提高转炉一次倒炉出钢率，缩短终点倒炉取样及测温时间1.5分钟。冶炼周期可从现在的29.47分的基础上缩短至23.5分钟以内，使二炼钢厂的综合产钢能力达到150万吨。

在市场竞争日益激烈的前提下，昆钢集团有限公司二炼钢厂积极采取措施在增加产量的同时降低消耗，使企业在市场竞争中增加竞争力。

2.调速方案的选择

昆钢二炼钢厂在2003年6月扩建炼钢厂设计综合产钢能力为150万吨，其三座转炉分别配置三套除尘系统，该系统一方面将燃烧不完全的煤气回收，另一方面通过除尘风机排除剩余烟气，为满足钢厂节能及环保的要求，除尘风机根据炼钢工艺在吹氧及炼钢时高速运行，其余时间为低速运行。

为了满足生产工艺，使系统的运行符合工况，肯定需要系统有良好的调速性能。传统的解决办法是采用液力耦合器调速技术方案、直流调速技术方案以及其它方式的调速方案。一般采用液力耦合器进行风机调速的居多，由于液力耦合器本身的技术缺陷，在该系统中已难以较好地满足生产工艺要求，这些缺陷有：

a．采用液力耦合器时，在低速向高速运行过程中，延迟性较明显，不能快速相应，同时这时候的电流较大，如整定不好会引起跳闸，影响系统稳定性。

b．液力耦合器本身控制精度差，调速范围窄，通常在40％～90％之间； c．电机启动时，冲击电流较大，影响电网的稳定性。

d．在高速运行时，液力耦合器有丢转现象，严重时会影响工作的正常进行。e．液力耦合在调速运行时产生机械损耗和转差损耗，效率较低，造成电能浪费。f．液力耦合器工作时是通过一导管调整工作腔的充液量，从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求；因此，对工作腔及供油系统需经常维护及检修。液力耦合器经过一段时间使用，其维护费用较高，g．液力耦合器故障时，无法再用其它方式使其拖动的风机运行，必须停机检修。h．耦合器运行时间稍长，会漏油严重，对环境污染大，地面被油污蚀严重。i．风机和电机的运行噪音大，达到90dB左右，严重影响操作人员的身体健康。从以上情况来看，如果使用液力耦合器，会制约昆钢二炼钢厂节能降耗，降低生产成本，提高生产效率，增加企业竞争力的目的。

由于使用液力耦合器有这些固有的缺陷，现在有很多企业已经采用新型的高压大功率变频调速装置拖动风机，取得了良好的应用效果。

2003年6月，昆钢集团二炼钢厂和成都东方凯奇公司经过技术磋商，决定在1号转炉的除尘风机上进行变频改造，以满足风机调速的要求，改善工艺状况。3.变频改造方案实施

除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能危胁到现场生产人员的人身安全；另外，调速系统工作的环境比较恶劣；同时转炉又周期性间断吹氧；所以，和除尘风机配套的高压调速系统，要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下： a.要求变频器具有高可靠性，长期运行无故障。

b.要求变频器有完美的旁路功能，一旦出现故障，可以先切换到单元旁路下运行，同时也可以使电机切换到工频运行。

c.调速范围要大，效率要高。

d.具有逻辑控制能力，可以自动按照吹氧周期升降速。

e.有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。系统原理图如下：

其中K1、K2、K3为变频器的旁通柜，K1、K2与K3互锁，从系统的原理图中可看出，进行变频改造对原系统改动较小，可在较短时间内完成改造方案，K3的加入可使变频在有故障的情况下工频旁通。该变频器的参数如下： 型 号：DFCVERT-MV-1000/6B 输入参数：

额定电压：三相交流6.3kV±10％ 频 率：50Hz 输入侧电流畸变率：＜4%（30%负载以上）输入侧功率因数：＞0.96（20%负载以上）输出侧电流畸变率：＜3% 效 率： 96％ 输出参数：

容 量：1000kVA（适配电机功率800—850kW）额定输出电压：6kV 额定输出频率：50Hz 输出频率范围：0.1—50Hz 频率分辨率：0.01Hz 升降速时间：1—3000秒可调 电流波形：完全正弦 其它：

防护等级

IP31 环境温度

0-40℃ 环境湿度

90%,无凝结 海拔高度

1860米

高低速逻辑控制功能（加减速时间均可按照工艺要求设定）具有标准PID控制功能

具备故障查询功能，与上位机联机后可以打印故障 支持DCS、ProfiBus网络化运行 支持远端操作显示

输入输出保护：输入缺相、欠压、过压、过流；输出过流、缺相、不平衡等 内部保护：过载、过热、通讯故障、单元自动旁路故障单元等;电机参数如下：

电机型号：Y B630S1-1 额定功率： 800kW 额定电压： 6kV 额定电流： 90.6A

额定转速： 2950r/min 功率因数： 0.89 风机参数如下： 风机型号：D1100 额定流量：66000m3/ h 全 压：24658 Pa.g 效 率：95.5%

2003年8月底变频器发往现场，9月中旬变频器完成了现场的安装调试工作并正式投入生产运行。

变频器从制造到正式投入使用，所用的生产、安装、调试周期都很短，总共仅有3个多月的时间，保证了1号转炉的技术改造的周期和正常的生产。

同传统的液力耦合器比较，东方凯奇电气有限责任公司生产的高压变频器有以下优点：

（1）运行稳定，安全可靠。原来使用液力耦合器大概40天左右就必须更换轴承，每次需停炉半天左右，带来的巨大的经济损失。DFCVERT-MV型变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。（2）节能效果较为显著，大大降低了吨钢电耗。

（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机会处于共振点运行的可能性，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机和风机的使用寿命和维修周期，提高了设备的使用寿命。

（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。

（5）变频器同现场信号采用可靠的连接方式，控制方便，性能可靠，满足炼钢生产的需要。变频器内置有PLC，现场信号接入灵活。在控制逻辑上，由现场（转炉）为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；由变频器自身的频率输出进行转速测定，可以取消原来同电机相连的测速器，由变频器为现场直接提供电机转速指示。

（6）设备适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.9kV，或者电压低至5.5kV变频器仍能正常运行。

（7）同液力耦合器比较，在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承或者对液力耦合器进行维修，避免了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了极大改善。

（8）由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，因此电机和轴承的温升都明显低于采用液力耦合器的系统，这样可以延长风机系统的使用寿命。

从现场投运来看，该变频器通常运行在高速和低速两种状态，当转炉在吹氧和炼钢时，变频器由低速转入高速状态，上升时间要求在1分钟之内完成，否则在吹氧和炼钢时要产生大量的烟气，若不能及时排出烟气，将会影响到生产甚至现场工作人员的人身安全。经过现场多次运行，DFCVERT-MV-1000/6B变频器完全能够满足这项技术要求。其次，从高速到低速也完全满足工艺的要求。

4.经济分析

根据扩建后炼钢工艺要求，炼一炉钢为23分钟。由风机中控室根据下氧枪信号给变频器一高速信号使变频器运行在高速状态，时间为8～12分钟，根据转炉出钢信号使变频器运行在低速状态，时间为11～15分钟，其中，高速状态为43HZ（2500转/分钟）；低速状态为18HZ（1000转/分钟）。现场实测到当变频器运行在高速状态时，变频器的输入电流为40.2A；当变频器运行在低速状态时，变频器的输入电流为18A；炼一炉钢变频器运行在高速状态平均所需时间为10分钟，低速状态平均所需时间13分钟；若按年工作日8000小时计算，那么，变频器在一年里高速状态的时间约3480小时，低速状态约4520小时；（1）采用变频器拖动风机时 高速状态：

P1 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×40.2×0.96＝419.00544kW 低速状态：

P2 =√3 UIcosф= 1.732×6.3×18×0.95＝186.58836kW平均功率 P=P1×0.8+P2×0.2=372.52kW(高速状态约80％，低速状态为20％)（2）采用液力耦合器时

高速状态：

P1’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×52×0.93＝527.68kW 低速状态：

P2’ =√3 UIcosф= 1.732×6.3×44×0.9＝432.1kW平均功率 P’=P1’×0.8+P2’ ×0.2=508.564W(高速状态约80％，低速状态为20％)（3）采用变频调速和采用液力耦合器调速与采用变频器调速装置运行的节能率对比： F=(P’-P)/P=(508.564-375.52)/508.564=26.17% 从计算结果知道，采用变频器技术改造后，不仅具有良好的节能效果，而且操作方便，特别适合于钢铁厂进行风机的技术改造。

5．工艺特性的改进

采用变频调速后，整个炼钢风机的工艺特性得到很大的改进，主要反映如下：（1）电机的温升和轴承温升下降明显 电机温升在采用液力耦合器时的59℃下降至44℃，电机的前后轴承的温度都有响应的下降；

（2）电机的振动明显降低 电机的振动由采用液力耦合器的2.2mm下降到0.2mm，改善的效果非常明显。

（3）整机的运行噪音改善明显 采用液力耦合器时，无论低速高速，由于电机均处于工频运行，整机的噪音明显，达到90dB左右，但是进行变频改造后，整机的运行频率下降至40Hz左右，电机的运行噪音明显下降，低于80dB,在低速运行时基本上听不到噪音，达到65dB以下，大大改善了现场的噪音污染。

（4）日常维护包养工作量和费用下降 采用液力耦合器估计每年的维护费用在5万元左右，采用变频器后，这项费用下降为数千元左右。

（5）调速范围 采用液力耦合器调速范围具有相当大的限制，采用变频器后，变频范围可以任意设定，大大地增强了工艺调节能力。6.结束语

经过近半年的运行，证明DFCVERT-MV-1000/6B高压大功率变频器性能好，可靠性高，节能效果明显，满足连续生产对调速系统的要求，同时可以大大改善工艺条件，提高生产效率，具有很好的推广价值。

基于变频技术的轴流式风机特性研究 第3篇

【摘 要】通过建立通风机性能测定实验系统，测定了基于变频技术轴流式通风机在不同频率下（25Hz-50Hz）的性能参数，在此基础上绘制了风量—风压、风量—功率、风量—效率等风机性能曲线，并分析得出轴流式风机特性曲线在不同频率下的分布是均匀的，同时可通过变频调节较方便地对风机风量等参数进行调控。最后对实验结论进行了验证，确保了实验结果的正确性。

【关键字】轴流式风机；变频；性能曲线

一、引言

井下空气的瓦斯浓度大小与巷道通风是否通畅、风量是否充足有直接关系。目前煤矿主要依靠离心式风机和轴流式风机为井下提供风量和动力，其中大多数矿井通过改变风机的叶片角度来改变风机运行工况和改变井下风量[1]。

二、通风机性能测定实验系统

为了实现测试基于变频技术轴流式风机性能的目的，实验人员研发了ZSCD-I型矿井主通风机参数测定系统，如图1所示。该系统为分布式系统，主要包括风速、风温测定子系统部分，以及大气压、电机轴温度、通风机静压、电机转速子系统、电机参数测定子系统，通讯系统和上位机等部分。

（一）风速、风温测定子系统

该系统由皮托管、温度传感器组成，经PLC（S7-200）、EM231直接测出风速和风温。风速测定范围为0～45m/s，输出标准信号范围为4～20mA，温度测定范围为-20～200℃。

（二）大气压、通风机静压、电机轴温、电机转速子系统

该系统由相对静压传感器、温度传感器、大气压力传感器、自制转速测定仪组成。

（三）电机参数测定子系统

该系统由EDA9033AC模块及电源组成[4]，用来测定电机相电压、相电流、功率、效率等参数；EDA9033AC输入为三相电压（0～500V）、三相电流（0～1000A）。

（四）通讯系统

1、硬件部分主要采用西蒙子PLC485通讯的自由口模式与上位机通讯。2、软件部分主要对采集的数据进行计算，并在上位机程序的主界面中直接显示各相关参数，包括各测点的位置、拟合的性能参数曲线以及上位机与各分模块的通讯状态，而且此程序可以自动输出和打印测定报告。

三、系统实验与数据分析

（一）前期准备

1、搭建实验风筒。在此基础上，使用变频器（日普RP3200变频器）与风机相连，调节变频器的频率来调节风机的转速，从而改变风机的个体特性。

2、风阻的调节。本实验利用人工制作的挡板来实现对风阻的改变。挡板共有三个，其中两个为正方形，每个中间有不同直径的圆形挖空，将挡板套在风筒的一端，由于圆孔直径的不同，造成风筒内产生不同数值的阻力；另外一个挡板为圆形，整个挡板钻有140个相同的圆孔，并且每个圆孔配有黑色橡胶塞2。

（二）实验测定流程

1、根据现场试验的条件，在合适的位置放置主机，应考虑电磁的干扰，避免其离变频器太近，按照步骤连接性能测定系统，建立及时通讯。

2、测定工作开始，在无挡板遮蔽风筒的情况下，即风筒内阻力最小时打开轴流式风机，测定实时环境参数，将变频器频率从25HZ逐步增加到50Hz，并测定在相应频率下风机的性能参数，在电脑终端上选择所要的工况点，绘制风机性能特性曲线；

3、在风筒一端套上挡板I，重复以上步骤，绘制风机性能特性曲线；

4、将挡板II套在风筒的一端，重复1的步骤，绘制风机性能特性曲线；

5、将挡板III套在风筒上，并把相应的圆孔用橡胶塞从外圈到内圈相继堵住，打开风机，测定不同风阻情况下相应的环境参数，把变频器频率从25Hz逐步调节到50Hz，并测定风机性能特性曲线。

6、实验人员在不同风阻的情况下（8个不同阻值），即在一般情况下掌握8个测点，依次测得从25Hz到50Hz下的风机特性曲线。

（三）实验结果及分析

实验选取8个测点，实际测得25Hz到50Hz下的风机工况参数，主要包括风量、风压、大气压力、空气温度、空气密度、风机效率和功率，即26组特性参数。根据所得数据，分别将数据曲线绘制出来，下面根据所得实验结果，从三个方面对通风机性能曲线进行分析。

1、风量—风压特性曲线分析

一般来说，轴流式风机的风压特性曲线较陡，并有一个“马鞍形”的“驼峰”区，但由于本实验所采用的SF4-2风机不是矿用防爆型通风机，在测量时存在漏风较严重的现象，加上变频器本身的损耗（一般在4%左右），实际测得的二次拟合曲线较为平稳，并趋近于直线，与理论上的性能曲线相比，并没有“马鞍形”的“驼峰”区的出现。

2、风量—效率特性曲线分析

按照同样的方法選取不同频率下的26组风量和效率数据形成的曲线绘制在一张图表上。由图可以看出，当变频器频率由26Hz提高到50Hz时，风量从小到大逐渐增加，通风机的效率也逐渐增大，并且增大到最大值后逐渐呈下降趋势，而26条曲线的趋势基本一致并相互重合，说明了同一风机在相似工况点下的效率是相等的。

3、风量—功率特性曲线分析

随着变频器功率的增加，轴流式风机的转速相应增加，风量不断增加，当有效功率增大到最大值后，随着风量的增加而逐渐减小。且当变频器频率越高，风机的有效功率相比之下能达到的最大值也越大，26条风量—功率特性曲线的趋势是相对一致的，证明调节频率来对风机性能调节的可靠性较高。

四、结论

结果分析表明，轴流式风机特性曲线在不同频率下的分布是均匀的，通过变频调节可以较容易地对风量等参数进行调控。最后，利用倾斜压差计等机械式仪器对对本实验采用的硬件和软件系统进行校正实验，验证了风机性能测定系统及所测得数据的可靠性。

参考文献：

[1] 王启立，胡亚非，刘颀等. 便携式通风机综合性能测试系统的研制[J]. 风机技术， 2004， （6）： 37-38.

[2] 齐振邦. 风机变频调速应用现状及节能原理[J]. 风机技术， 2000， （3）： 39-41.

[3] 商坤，王建军. 变频调速在煤矿矿井通风机上的应用[J]. 煤矿安全， 2006， 37（7）： 18-20.

[4] 迟洪有，蒋曙光，吴征艳等. EDA9033A在分布式风机性能测试系统中的应用[J]. 工矿自动化， 2010， 36（12）： 93-95.

高温风机变频技术改造 第4篇

我公司高温风机配用电动机型号为YRKK500-4-4, 电压10kV, 额定功率710kW, 额定电流50.9A, 额定转速1470 r/min, 功率因数0.80, 其拖动系统采用水电阻启动、液力偶合器调速的方式。液力偶合器调速范围窄且不节能。而且, 高温风机电动机负荷端采用短圆柱滚子调心轴承和滚球轴承, 两个轴承中间加软橡胶隔离垫使两轴承同步, 该部位容易出现故障, 如在2007年3月份该软橡胶隔离垫损坏, 造成电动机负荷端轴承温度突然升高 (>80℃) 发生跳停, 维修后使用效果不太明显。

2 变频改造的可行性

2.1 风机运行参数

在对风机拖动系统进行变频改造前, 首先分析计算了变频后的节电效果, 以确认改造的可行性。母线电压波动范围为9.3～10.7kV, 风机正常运行时技术参数见表1。

2.2 节电率的估算

1) 改造前电动机实际运行功率 (估算)

2) 改造后变频运行输出功率的估算

(1) 液力偶合器的转差损耗及其他损耗

正常生产中风机转速1198r/min, 电动机额定转速1 470r/min, 液力偶合器最大调速比ie为0.97, 转速比i=1 198/1 470=0.815, 其转差损耗率ΔPs为:

液力偶合器的轴承摩擦损失、油路损失、鼓风损失、导管损失等, 此部分的损耗按照电动机输出轴功率的3%计算, 因此液力调速时的损耗为:

(2) 改造为变频运行后的电动机输入功率 (变频器功率因数按0.96计) :

(3) 变频改造后的节电率η:

(4) 改成变频调速后按正常运转率 (年运转率按300d计) 下每年节约电量:

节约电费:646 200×0.42=27.14万元

理论估算中, 采用变频器后节电率约为14%, 年节约电能64.6万kWh, 年节约电费27万元左右, 所以单从经济性考虑, 采用变频调速已是十分有利。

3 改造方案

3.1 电气接口

原有电动机启动采用转子串水组柜降压启动, 增加高压变频后需要解除水组柜, 在高压柜二次回路中串接高压变频“允许进线开关合闸”节点, 增加“变频跳闸信号”的无源节点, 在手车的备用辅助节点中找一个常闭点作为“进线开关位置状态”信号, 去掉高压柜到水组柜的“主机合闸”连锁信号。我公司DCS系统是由3个西门子S7 412-1的PLC构成的控制系统, 其中PLC与输入输出模块采用ET200分布式I/O结构, 原来DCS原料部分的输入输出通道已经用完, 高压变频与DCS的备妥、运行、轻故障、重故障、驱动、转速给定、转速反馈及电流反馈接口信号需要扩展原料系统的输入输出系统。扩展柜是进购电器元件和非标柜, 自己组装布线而成。高压变频器的DCS信号按要求接入扩展柜。

3.2 设备接口

液力偶合器拆除后, 电动机需前移直接与风机用柱销联轴器相连, 电动机底座向风机方向前移, 其尾端底脚孔对准前底脚螺栓上, 因偶合器与电动机的基础高差100mm, 所以加工了一个100mm高、850mm长的平台, 并且利用偶合器的底脚螺栓来作为电动机基础前移部分的支撑。

3.3 高压变频室的建设

因为现有电气室空间有限, 所以为高压变频柜专门建设一个45m2左右的电气室, 并且分出一个8m2左右的小间作为原料系统I/O扩展柜用。电气室采用轴流风机进行通风降温。

3.4 设备选型

选择品牌型号为Zinvert-A8H900/10Y的变频器, 其额定输入电压10kV、额定输出电流57A, 该产品采用单元级联多电平方式;输入采用移相变压器型号为ZGHVC-900/10F, 对电网谐波干扰小, 输出采用每相8个功率单元串联技术。

4 运行中出现的问题与改进

4.1 电动机出现振动

12月1日高压变频器安装调试完成后即投入使用。因本次改造是利用年终生产线计划7d大检修时间进行的, 只进行了电动机脱开风机的空载调试, 调试中未出现任何问题。在投入生产后风机在升速到500r/min后电动机出现振动, 且转速越高振动越大, 最大振动速度达到7.9m/s。主要有两方面的原因:一是电动机与风机联轴器的柱销孔同轴度不够;二是电动机新加工的钢平台支点太少刚度不够。

电动机与风机间是柱销联轴器, 检查中发现有3个孔的同轴度有3～5mm的误差, 这样的误差将导致风机与电动机的振动。重新加工联轴器, 并对新加工的钢平台加筋板焊接, 增加其刚度。处理后振动大为减轻, 最大振动速度2.2m/s, 属于高温风机允许范围。

4.2 增加延时跳停功能

工艺控制要求, 窑尾排风机 (尾排) 运转时才启动高温风机, 如果尾排停车, 那么高温风机必须停车。为此, 利用尾排的运行信号使高温风机与尾排之间建立软件连锁关系。在调试的时候没有暴露问题, 但是在正常生产中由于尾排的运行信号有时会出现短暂的跳动 (中断) , 造成软件连锁动作, 使高温风机跳停。最后我们在软件连锁的尾排运行信号中增加3s的断电延时处理, 这样就避开了由于信号跳动所出现的高温风机跳停动作。

4.3 变频器过流保护后的自动重启功能

当预热器塌料或者电网有问题时 (电网电压太低, 或电压变化率变化太大。电压可降低至8.7～9.1kV;电压波动很大时, 有时每个班保护动作有7～10次) , 高温风机变频器会过流速断保护。Zinvert高压变频器本身具有自动重启功能, 变频器在发生过流保护后经延时会自动重启, 如果故障消失则重启成功。对水泥行业来说, 变频器的这个特点对高温风机特别实用。分析DCS程序发现, 当变频器发生过流速断后, 变频器就对DCS输出一个重故障信号, DCS在检测到这个信号后则会发出一个急停信号, 所以变频就不会自动重启。因此, 除了通过与供电部门联系, 升高电压并解决三相电压不平衡和波动大的问题, 使电网电源质量尽可能符合要求, 减少这种电网因素造成的过流速断几率外, 又对程序进行了修改, 使变频器能够在过流保护后自动重启。

1) 自动重启功能在变频器过流保护后保证了工艺的正常要求

在DCS程序中, 将变频器速断保护这个重故障信号, 只作为报警条件使用, 不作为连锁条件使用。这样当变频器出现过流速断保护后, 在5s后自动重启, 如果故障消失, 变频器检测残余电压自动跟踪转速启动成功。实际观察发现, 当过流速断保护到自动重启的这段时间, 高温风机转速下降30r/min左右, 对工艺没有太大的影响。

2) 自动重启功能可在尾排拉风的情况下启动变频器

正常情况下, 高温风机电动机必须由零转速启动, 如果电动机是在非静止状态下启动, 那么变频器就会触发“失速故障”并停机。但由于高温风机和尾排在风路上的关系, 尾排拉风时, 高温风机在断电状态下, 也会转动, 从而不能启动。

因此, 可利用自动重启功能, 在尾排启动后不停的情况下, 关闭尾排进口风门, 5～6min后再启动高温风机变频器, 这时变频器会马上跳停, 但随后又会自动重启, 从而实现在尾排拉风的情况下启动高温风机变频器的功能。

5 改造后的效果

变频风机 第5篇

【关键词】引风机；变频器

Conducting oil induced draft fan installation of the inverter

You Li-ping

（Hebei YUTAI Chemical Co.， Ltd Handan Hebei 056002）

【Abstract】As mature energy-saving means of frequency conversion control technology is practical national energy policy to promote energy-saving technology， has been all walks of life widely used conventional baffle damper control， my company conducting oil induced draft fan， motor power 110KW. Observed after the induced draft fan and put into use， regulation baffle degrees less than 50% long-term， resulting in a "big horse cart". The air damper throttling causing significant loss of energy， not only control accuracy is limited， and cause equipment loss.

【Key words】Induced draft fan；Inverter

风机额定功率的设计选型都是根据工艺最大流量来选择的，国内的设计思路，风机的选型一般在满足工艺负荷工作条件下还需增加一定的的裕量，但实际运行中，工艺的参数随各种因素发生变化（如温度、运行负荷等）往往实际运行负荷要比设计的最大流量小得多。

1. 在节能方案的论证中，我们也考虑到改用较小功率电机节能的方案来实现节约电能降低生产成本，但是存在以下几个问题

（1）改用小功率电机后原用电机不能使用造成投资浪费。

（2）改用小功率电机后文丘里除尘器的阻力较大，小功率电机不一定能满足使用要求。

（3）改用小功率电机需要对原设备基础进行较大的改动，改造的时间较长。

而变频器技术是集电力、电子、自动控制技术、计算机技术为一体的高科技产品，具有安全可靠、使用方便等特点，不需要对原电机进行大改造，只是对电机的二次控制回路进行改动，改进时间短，比较适合生产型企业技术性节能改造。电机通过变频调速，调速范围宽，调节精度高，效率高，实现电机的软启动，减少了启动冲击及设备磨损（风机采用电机直接驱动，启动电流为运行电流的6～7倍，可能造成对机械电气上的冲击，电气保护特性差，不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现风机和电机损坏现象），通过对引风机进行变频改进而达到节能增效。基于上述原因，我公司决定导热油引风机进行变频改造。

2. 变频器的选用

目前，市场上变频器产品较多，一般国外的产品元件及性能较好，但价格较高，国内的产品价格便宜，但是性能略差，通过价格对比及裕泰煤化公司使用普传变频器后的效果，选用了普传公司的PI7600/7800系列调速器。

3. 变频的改进方案

通过论证和讨论交流在改进时采用双回路控制，即变频器控制和原工频控制同时存在，两种控制方式进行互相切换，变频器异常时，停止变频器，转换为工频运行，并且变频器与鼓风机联锁，实现变频停则鼓风运行方式。当转换开关转换到变频位置时，ZJ1线圈得电吸合，KM1、2吸合，使变频电机引线形成△连接并联锁，工频引风机控制按钮断电，启动变频器，ZJ3得电闭合使ZJ1中间继电器闭锁，不会使转换开关不小心转换时造成电机停电，鼓风机停止联锁，保证设备及人员的安全。（注ZJ4是油压、油温、炉温、事故停车联锁，保证系统安全）。

4. 变频器效果

4.1 节能效益比较。

4.1.1 理论节能计算。

导热油引风机电机改造前后节能效果计算如下：

（1）改造前实测数据，U1=380V，I1=120A，改造前每小时的耗电量为78.98 KW。

（2）改造后实测数据，U1=380V，I1=70A，改造前每小时的耗电量为46.07 KW。

（3）每年节省的电量（按300天，每度电按0.6元计算）：（78.98-46.07）X24X300=236952 KW。

（4）每年节省的电费（按0.6元/ Kw.h）为：236952X0.6=14.21712万元。

4.1.2 实际节能计算。

（1）改造前电量表平均每天耗电量：

8月2日的耗电量为2566926KW.h

9月2日的耗电量为2777737KW.h

所以8月份平均每天的耗电量约为（2777737-2566926）/31=6800 KW.h

（2）改造后电量表平均每天耗电量：

9月10日的耗电量为2837296 KW.h

9月17日的耗电量为2880546 KW.h

所以9月10日-17日这7天的平均的耗电量约为（2880546-2837296）/7=6178.6 KW.h

（3）每年节省的电费：（6800-6178.6）X0.6X300=11.1852万元。

按以上计算，在正常生产的情况下，投资成本大约半年即可收回。

4.2 改造效果对比。

4.2.1 改造前设备存在的问题。

调节挡风板和阀门的开启角度机械调节方法来满足不同用风量，这种操作方式的缺点是：

（1）电机及风机的转速高，负荷强度重，电能浪费严重；

（2）调节精度差，控制不精确；

（3）电气控制直接起动，启动时电流

对电网冲击大，需要的电源（电网）容量大，功率因素较低；

（4）起动时机械冲击大，设备使用寿命低；

（5）电气保护特性差，当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备等。

4.2.2 改造后设备的优点。

通过变频器在导热油引风机

锅炉上的应用具有以下优点：

（1）变频器控制电机操作简便，调节平稳，降低了司炉工的劳动强度。

（2）变频器实现了电机的软启动，电机转速下降，机械磨损减小，故障率下降。延长了设备的使用寿命，避免了对电网的冲击。

（3）调节挡板的机械磨损、卡死等故障不复存在，减少了设备维修和维护费用。

（4）电机将的低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响；

（5）具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能；

（6）变频具有工/变频切换功能，能够保证生产的连续性。

5. 结论

2号高温风机的变频改造 第6篇

1 现状

中国联合水泥集团有限公司南阳分公司6000t/d生产线高温风机, 即2号高温风机电机型号为:YRKK800--6.0, 功率为3550k W, 正常运行时, 运行功率为3100k W, 风门开度100%, 液力耦合器开度54%, 转速900r/min。高温风机通过液力耦合器调节速度, 其调速范围和调速精度较差, 效率极低, 存在大量的能量损耗。通过计算现在运行的功率和转速、风门开度, 高温风机有一定的节能空间。

利用高压变频器控制风机电机, 实现风量的变负荷调节, 可克服风门调节线性度差、纯滞延大等难以控制的缺点, 提高系统运行的可靠性;更重要的是能够减小因风门变化造成的压流损失, 减轻风门的磨损, 降低系统对风道密封性能的破坏, 延长设备的使用寿命, 减小维护量, 改善系统的经济性, 节约能源。

2 技改方案

(1) 拆除现有的液力耦合器等相关附件, 电机和风机采用直连。

(2) 2号窑尾电气室高压室向北扩展, 室内制作电缆沟, 采购、安装、对接一台5000k VA高压变频器。

3 投资预算

高压电缆规格型号3*150, 数量30m, 控制电缆规格型号7*1.5, 数量100m, 信号电缆规格型号4*0.75数量100m, 共计10万元;高压变频器规格型号HIVERT-YG06/500, 额定容量5000k VA额定电压6k V, 数量1套, 共计100万元;设备拆除和安装费用 (含高压电缆头制作) 15万元;电机与风机的直连设备和基础加固制作费15万元;电气室、电缆沟土建费用15万元;总计155万元。

4 效益分析

(1) 通过电机更换改造, 提高设备运行可靠性, 降低液力耦合器故障维修费用50万元/年。

(2) 按照现在的运行功率, 拆除液力耦合器, 通过变频改造后节能约13%, 按照年运行时间8000h, 则年节电量322万k Wh, 经济效益约197万元, 不到一年即可收回投资成本。

(3) 通过技改, 采用高压变频器使尾排风机调速精度和稳定性提高, 意味着所传动的风机压力和风量稳定, 这对于稳定生产工艺过程是很重要的, 而液力耦合器调速精度差, 转速波动大, 难以保证生产稳定。

(4) 高压变频器具有软启动功能, 能够降低负荷强度, 延长设备使用寿命, 并且启动电流小, 可提高用电安全系数及减少电网容量;调节风量精度正确、及时、方便, 改善工艺操作环境。

5 运行效果对比

改造前后电能消耗情况对比分析见表1~3。

(1) 以实际运行功率进行比较 (表1) 。根据表1可知, 改造后2号高温风机系统降低运行功率515k W。

(2) 按单位时间内的实际消耗电量进行测算 (表2) 。根据表2计算可知, 改造后2号高温风机的单位时间电耗节约为512k Wh/h。

按以上两种方法中节约量较小的方法 (每小时节约电量512k Wh) 计算, 按每年8000h运行, 节约电量4096000k Wh, 电价按现行单价0.6142元计算, 年节约电费251.6万元, 实际收回成本只需6个月。

(3) 总的效益计算。通过该设备在运行过程中改造前后的电耗比较, 再加上在降低液力耦合器故障的维修费用, 则全年可节约的费用为301万元 (见表3) 。

火电厂风机变频改造节能分析 第7篇

风机是火力发电厂的主要辅机, 是为锅炉输送燃料、氧气和排烟的主要动力源, 风机的安全经济运行关系到电厂的整体运行。风机是火力发电厂内部耗电大户, 风机耗电量一般占到了厂用电量的30%, 所以近几年针对风机的节能改造成为了火电厂节能优化的重点。而火电厂风机节能改造一般采用的方法是进行风机变频改造, 即由原来的节流调节方式转变为变频调速方式。

1 风机运行能耗分析

风机节能改造首先要进行能耗分析, 通过风机设计、启停、控制、运行等方面的分析, 总结出需要解决的能耗问题, 从而提出合理的节能改造方案。

1.1 风机性能

出于对动力源安全性的考虑, 火电厂风机设计选型时一般裕量较大, 其中引风机最为典型, 而配套的电机容量则更大。

这样导致当机组低负荷运行时, 风机的运行点远离风机性能曲线的高效率点, 风机效能无法得到充分利用。

1.2 风机启动

一般电机直接启动时, 启动电流会达到电机额定电流的6～7倍[1], 这个过程中产生的机械冲击和电冲击会对电机等设备造成影响, 降低其使用寿命, 产生损耗。

1.3 风机运行调节

锅炉负荷发生变化时, 需要调节锅炉的给煤量、给水量和风量, 而风机定速运行时风量的调节只能依靠风门 (挡板开度) 进行节流调节, 即调低静叶角度, 这样会造成两个问题:

1) 反应速度慢、调节不精确, 风机无法准确及时的响应机组负荷的动态变化;

2) 风门开度减小, 阻力损失增加, 而输入功率并无变化, 造成能耗损失。

1.4 风机的喘振

有些风机在性能曲线下降段工作是稳定的, 而在上升段工作 (低负荷运行) 是不稳定的。风机在不稳定工作区工作时会产生喘振[2], 即出现流量周期性大范围变化, 同时伴有振动和噪声, 造成安全隐患和能耗损失。

2 变频调速原理和优点

通过风机运行能耗分析可以看出, 要减少风机启停和运行过程中的能耗问题, 风机的节能改造从根本上需要实现风机启动和运行的变速调节, 即由原有的节流调节方式转变为变频调速方式。

2.1 变频调速原理

要实现风机交流电动机的调速 (包括异步电动机转速n和同步电动机转速n1) , 可以通过以下途径实现:改变磁极对数p (变极) ;改变电源频率f1 (变频) ;改变异步电机转差率s[1], 其变频原理表示为:

$n=n{}_1(1-s)=\frac{60f{}_1}{p}(1-s)(1)$

采用变极调速时, 一般为双速电动机, 但双速电动机仍为有级调速, 不能实现连续调速, 变速时仍会产生冲击电流。而当极对数p一定、转差率s变化又很小时, 转速和频率基本成正比, 即为变频调速, 基于这个原理可以使用变频电源 (变频器) 实现真正的连续转速调节。

2.2 变频调速改造

目前的风机变频调速改造主要方式是, 摒弃原有的风门调节方式, 不改变原有的风机和电机, 加装变频器, 利用变频器实现风机的启动和风量的变频调节, 实现转速和风量的连续调节, 从而解决了定速情况下出现的能耗问题。

风机采用变频调速的优点有:调速效率高, 频率变化时电动机转差损失不增加;调速效率宽, 适用于经常处于低负荷状态下运行的状态;必要时, 变频装置可方便地退出运行;变频装置可以兼做启动设备。

3 变频改造节能效果分析

以某电厂风机变频改造实例进行节能效果分析, 该电厂属于典型的热电联产电厂, 承担着城市主要的供暖任务, 由于煤价上涨等原因, 自身进行节能改造的需求较大, 因此进行了风机的节能变频改造。为了验证节能效果, 选取一个机组的引风机和一次风机进行了试验。

3.1 试验工况

该电厂为循环流化床锅炉, 最大负荷410 t/h, 每台锅炉配备有2台离心式一次风机、2台离心式引风机, 试验选取1台锅炉的引风机和一次风机进行。以锅炉负荷和风机的变频、工频状态为工况条件, 共计330 t/h (工况一) 、300 t/h (工况二) 2个负荷, 风机变频和工频2种状态。工频状态就是将电机运行频率逐步调节为50Hz固定, 模拟改造前的风机运行状态。

3.2 试验参数

试验期间机组负荷保持基本稳定, 以风机电动机输入功率即风机的耗电率和风机单耗为测量和分析的主要参数, 对比变频、工频状态下的风机功率, 得到节电率, 从而分析风机变频改造的节能效果。风机功率的测量和计算公式如下:

${\rm N}=\frac{3600nC{}_{\text{t}}{\rm P}{}_{\text{t}}}{tA}(2)$

式中:N—风机电动机输入功率;

n—在时间t内电表电枢的回转数;

Ct—电流互感系数;

Pt—电压互感系数;

t—电枢的回转时间, s;

A—电能表常数, 表示每千瓦时圆盘的回转数。

此次试验的电能表常数A=10000r/kWh, 引风机Ct=200∶1, Pt=6000∶100;一次风机Ct=300∶1, Pt=6000∶100。

3.3 引风机变频改造节能效果试验

引风机设计裕量一般最大, 变频改造的预期效果也较大。试验结果如表1～表3所示。

3.4 一次风机变频改造节能效果试验

一次风机是锅炉运送燃料的主要动力源, 所以一次风机的运行调节关系到整个机组的负荷变化。试验结果如表4～表6所示。

3.5 节能分析

1) 风机变频运行后, 引风机单耗由原来的2.70kWh/t降低为0.98kWh/t, 一次风机单耗由原来的2.88kWh/t降低为1.40kWh/t。

2) 对比风机变频前后, 引风机的节电率达到60%, 一次风机的节电率达到50%。

3) 通过变频改造, 该电厂的引风机和一次风机的节能效果都很明显。由各工况对比来看, 引风机的节能节电效果好于一次风机, 且低负荷下的节能节电效果较显著。

4 结论

通过变频改造, 火电厂引风机、一次风机单耗降低, 用电量明显减少, 总体的节电率可以达到50%以上。对于容量较大的风机 (如引风机) 变频改造的节能效果更明显。并且, 在火电机组低负荷运行时, 风机低速运转时, 变频改造的节能效果更显著。该电厂风机改造后, 运行费用降低, 而且经过一段时间的运行观察, 风机运行各方面都比较稳定, 未出现明显的振动现象, 运行安全性也得到了一定保证。

变频改造并不是适用于任何机组, 如果发电机组长期稳定在较高负荷运行, 负荷变化较小, 则风机变频改造不会起到很明显的节能效果, 且变频改造初投资较高, 所以不适用于这类机组。另外, 风机作为锅炉燃料、氧气和排烟的主要动力源, 其安全稳定运行关系到机组的整体稳定, 因此变频改造要充分考虑控制系统的稳定性, 同时还要考虑由于加装变频器可能导致的振动现象等安全隐患。

参考文献

[1]李明.火电厂泵与风机变频改造技术及应用[J].华电技术, 2008, (8) :55-57.

吸风机变频器故障的分析 第8篇

变频器改变输出电压和频率, 使电机运行曲线平行下移, 可以以较小的启动电流使电机运行, 获得较大的启动转矩。随着变频器设备应用的增多, 了解变频器内部的电子元器件所具备的功能和特性, 对变频器故障处理具有很大的益处。

2 故障及检查情况

2.1 2009年9月21日8时40分, 某厂吸风机变频器运行中跳闸, 变频器有“OL5”、“UV-HFD”等报警信号, 判断变频单元内部重故障, 将吸风机变频器退出运行。

2.2 2010年1月4日8时19分, 吸风机变频器运行中跳闸, 事故报告显示V3变频单元故障, 更换了V3单元后, 将变频器投入运行。吸风机变频器再次发生运行中跳闸, 经检查为V4变频单元故障引起, 随后将吸风机变频器退出运行。

2.3 2010年2月26至27日, 电气专业人员配合厂家人员对吸风机变频器进行了现场检查和试验, 发现吸风机变频器的V5、W5单元间隔内部有塑料烧焦后的物体以及大量电解液泄漏留下的痕迹, 如图1所示。

对变频单元检测发现V1——V4、W1———W5的9个单元的IGBT (绝缘栅双极型晶体管) 、直流熔断器损毁;V5单元的IGBT、直流熔断器、接地电容、CCD基板损毁。检查变压器外观未发现明显故障现象, 测试绝缘电阻合格;变压器通电试验, 实测二次侧输出数值合格。

3 故障原因分析

3.1 变频器故障信息

2009年10月检出吸风机变频器的变频单元V1`V5、W1`W5CELL_FUSE (变频单元FUSE断掉) 以及CELL_DCUV (变频单元失去直流电压) 故障, 检出U1`4, V6以及W6 CELL_OV (直流过电压) 故障, 变频器跳闸。

3.2 现场检查结果

3.2.1 变频单元

V1`5以及W1`W5的单元IGBT损坏以及直流FUSE断掉, 另外在V5主回路电解电容以及CDD基板 (变频单元内的控制基板) 损坏。

3.2.2 主回路变压器

通过外观检查、测定各绕线之间及对地之间的绝缘电阻、低压通电 (AC380V) 在变压器2次侧确认电压, 确认是没有异常的。

3.2.3 电弧痕迹

在安装V5单元的板金和W5单元上部的板金可以确认到有电弧痕迹 (见图2) 。

3.3 故障原因分析

根据现场调查结果, 推断为V5变频单元损坏的主回路电解电容的电解液体顺着支柱外漏附到W5变频单元, V5和W5变频单元之间的绝缘降低, 变频单元之间发生短路, V1~V5以及W1~W5变频单元因为短路电流而导致损坏。

同时由于外部故障造成母线电压降低, 也是造成变频器事故的次要原因 (见图3) 。

根据故障现象, 可以确定电解电容损坏是造成变频器故障的主要原因, 由于吸风机变频器已经运行9年, 电解电容已经超出了厂家推荐的使用周期 (厂家推荐的使用周期是7年) 。根据国网的文件, 需要对大型机组中的变频器进行穿越性试验, 以便考核在系统电压降低时对变频器的影响, 由于变频器控制回路多采用交流控制, 建议控制改为UPS供电或直流控制, 或者通过软件和运行方式设置变频器自启动回路 (要考虑对系统的短时冲击) , 以便保证电气设备的安全稳定运行。为确保变频器修复后能长期运行, 建议: (1) 更换目前还没暴露问题的电容及门极基板 (单元内的驱动主板) 。 (2) 有关电解电容、IGBT、以及直流FUSH损坏的单元 (11个) , 进行配线检查以及电气试验。 (3) 进行基板及温度开关动作确认试验。 (4) 更换没有损坏的变频单元。

结束语

变频器维修是一项理论知识, 在工作中应不断的进行实践经验与操作水平相结合, 变频器维修人员通过经常的学习, 掌握变频器内部的电子元器件的功能、特点, 实际工作中运用新知识、新技术, 不断提高维修技术水平。

参考文献

[1]GB12668.中国调速电气传动系统国家标准.

风机变频调速装置实现关键技术分析 第9篇

1 风机变频调速的节能原理及主要特点

在工矿企业中, 风机设备应用非常广泛。采用变频调速改变风机的转速来调节风量则具有明显的优势, 可以将节流调节的阀门或档板等开度调至最大, 或者干脆取消阀门或档板, 以减小系统的阻力, 节约因截流而引起的能耗。同时, 采用变频调速后, 系统的阻力能保持在使风机工作的高效率点, 减少因风机的效率降低而造成的能量损失[1,2]。

风机变频调速技术具有以下特点: (1) 节能效果显著; (2) 控制精确, 调速平滑性好, 调速范围宽, 工作效率高; (3) 启动电流小, 对电网干扰较小; (4) 保护功能强, 有欠压、过压、过流、过载、短路等多种保护。

2 变频调速技术和脉宽调制理论概述

2.1 变频调速技术

与传统的交流拖动系统相比, 利用变频器对交流电动机进行调速的交流拖动系统有许多优点。现以一台三相异步电动机为例来说明异步电动机的基本工作原理。三相异步电动机是用来将三相交流电能转换为机械能的一种电能转换器。它是由定子和转子两大部分构成的, 在定子铁芯上安放着三相对称绕组, 用来在气隙中建立旋转磁场, 该磁场的速度由定子电压的频率所决定在转子铁芯上安放着多相闭合绕组, 用来产生感应电动势和电流, 转子电流是感应产生的, 而不是直接输入的, 所以这种电动机又称为感应电动机。转子绕组上有感应电流后即成为载流导体, 该载流导体在磁场中受力而使电动机旋转。该种电动机的转速总是低于旋转磁场的转速, 并随着负载的增加而减少, 这是因为如果转子与旋转磁场同步旋转, 则转子导体将不再切割磁感应线, 转子感应电动势和感应电流将为零, 也就不会产生转矩, 即不会旋转了。当将三相异步电动机定子绕组的任意两相进行交换时, 所产生的旋转磁场的方向将发生改变, 因此电动机的转向也将发生改变。

2.2 脉宽调制理论

脉宽调制方式 (P W M) 就是对逆变电路开关器件的通断进行控制, 使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲, 用这些波形来代替正弦波或所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制, 既可以改变逆变电路输出电压的大小, 也可改变输出频率。脉宽调制技术是变频调速技术的核心, 一直是人们研究的热点。由于可以同时实现变压变频, 因此在电气传动乃至其它能量变换系统中都得到了广泛应用。

S P W M是调制波为正弦波、载波为三角波或锯齿波的一种脉宽调制方法。这项技术原理简单, 通用性强, 控制和调节性能好, 具有消除谐波、调节和稳定输出电压等多种作用, 是一种比较好的波形改善方法。SVPWM技术 (也称磁通正弦PWM) 是从电动机的角度出发, 以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想磁通为基准, 利用逆变器不同开关模式输出所产生的实际磁通去逼近, 由此决定逆变器中电力电子器件的开关状态, 进而产生P W M波, 也就是在矢量空间中利用有限的静止矢量去跟踪和合成调制波的空间旋转矢量, 从而达到较高的控制性能。

3 变频器硬件电路设计关键技术

本变频器硬件系统设计采用交一直一交电压型主电路结构, 包括整流电路、滤波电路、IGBT逆变电路及其驱动电路、基于D S P芯片的控制电路、检测保护电路、输入输出电路和通讯接口电路等。变频器外接6 6 0 V交流电源, 经三相不可控整流及大电容滤波后, 供给三相桥式I G B T逆变电路, 产生电压和频率均可调的交流电提供给负载风机。TMS320LF2407A DSP芯片根据外部输入的频率或从频率输入端口采样的频率指令, 经V/F曲线计算出输出电压, 再通过S V P w M的实时算法得到脉宽, 生成6路P W M信号经驱动电路转化成可以驱动I G B T的驱动信号, 控制逆变电路的输出。同时D S P芯片还能对运行参数实时采样, 检测系统工作状态, 确保系统稳定运行。输入输出电路可以用于系统参数从键盘输入, 实现频率等参数的在线修改, 通过液晶屏和数码管显示系统的运行状况。R S 4 8 5通讯接口电路则是系统的扩展功能, 它可以根据外界条件的改变通过P L C自动调整系统的参数, 实现对整个系统的自动控制。

4 变频器软件设计相关技术分析

(1) 主程序设计。主程序采用模块化设计, 主要完成系统的初始化、自检和中断等功能。系统上电后, 首先进行初始化和自检。初始化主要包括寄存器初始化、E V模块初始化、A D模块初始化、I/0模块初始化等;自检主要是对电压、电流以及通讯等方面的检测。若出现电压、电流超出允许的范围或通讯故障等情况, 则需要根据液晶屏的提示解除故障之后才能启动;若检测系统没有什么问题, 则液晶屏会提示是否自启动。如果选择自启动, 电机将由1 0赫兹开始升频启动, 一直升频到上次运行的频率为止:若不选择自启动, 那么就要求用户输入频率, 电机将根据输入的频率工作。而S V P W M波形的产生、状态检测和运行信息的循环显示则由中断子程序完成。

(2) S V P V P M算法子程序设计。每个LF2407A的事件管理器模块都具有操作十分简化的对称空间矢量P W M波形产生的内置硬件电路。它利用定时器周期寄存器的周期值和比较器的比较值来产生P W M波。周期值用于产生P W M波的频率或周期, 比较值主要用于产生P W M波的脉宽。本系统采用软件方法实现七段式电压空间矢量P A M, 由三段零矢量和四段相邻的非零电压矢量组成, 其中三段零矢量分别位于S V P W M的开始、中间和结束。

(3) 状态监测子程序设计。在系统的整个运行过程中, 主控制器始终对各种检测信号进行分析诊断。若系统稳定运行, 则按既定程序执行。而一旦发现有任何故障 (如过压、过流、过热等) , 则产生保护中断, 立即封锁S V P W M输出, 并采取其它相应措施, 甚至直接停机, 同时发生的故障类型还会在液晶屏上显示, 以实现对整个系统的保护。

(4) 键盘及显示子程序设计。键盘操作和显示流程大致如下, 当系统在正常运行时, 键盘没有任何键按下, 液晶屏依次显示电压、电流、频率和温度的文字表述和单位, 而数码管则显示相应的数值;当有键按下时, 则液晶屏和数码管立即停止显示原来的内容, 转为显示与所按键相对应的信息;当系统出现故障时, 由于故障享有最高的优先级, 液晶屏和数码管将立即停止显示原来的内容, 此时按键亦没有反应, 转为显示故障类型的代码和故障信息。

摘要：本文通过分析异步电动机变频调速控制和脉宽调制算法基本理路, 结合风机运行特点, 针对风机变频调速装置实现关键技术进行分析。完成硬件电路中设计相关技术, 以及相关软件程序模块。

关键词：风机,变频调速技术,节能

参考文献

[1]苏立新.变频节能案例分析——火电厂锅炉风机采用变频调速方案的技术经济探讨[J].电力设备, 2005, 6.

变频风机 第10篇

关键词：变频器；干扰；问题；对策分析

0 引言

公用工程作业部3台130t/h燃煤煤炉6台排粉风机电机功率为160kW，将软起更新为施耐德ATV61变频器。变频器通过调速来调节煤炉系统风量，不仅调整平滑 、范围大、效率高、启动电流小、运行平稳，而且节能效果明显，但在变频器实际运行过程中也存在问题一直影响煤炉的平稳运行和设备安全，现将实际运行中的问题及处理对策进行归纳分析，更好指导今后变频器的运行和维护。

1 变频器运行过程中问题简述

①运行过程中，3#炉2#排粉风机变频器输出电压、电流波动不稳，运行电机电流波动范围从70-180A，造成排风风机运行状态不稳、煤炉炉膛负压不稳，影响煤炉安全平稳运行。②运行过程中，6台变频器的给定频率小幅波动频繁，造成输出频率总在自动跟踪调整，电机处于加速过程，运行不平稳，对变频器和机组的性能都有影响。③运行过程中，6台变频器都出现过自停，重新启动后运行正常，且能长期运行。④运行过程中，变频器的控制、整流部分散热器故障报警、电机过载报警及变频器故障报警不能及时处理，由于煤炉操作人员远程停运排粉风机而被强制复位，造成散热器风扇轴承损坏，电机引出线焊锡融化。

1#煤炉1#排粉风机变频器过热故障报警停运，但操作人员对远程停运，使变频器失电，故障复位，故障记录也丢失，电气运行人员到达现场用兆欧表对负载进行检测，未有短路、接地现象；盘车灵活、无卡涩情况；检查机组运转声音、振动均正常，启动运行，运转一段时间后油停运，操作人员有复位，检查无故障，但是重新启动后运行时间间隔越来越短，最后变频器再次运行，大约运行5min以后，变频器控制面板显示故障代码，我们对负载再次检查正常，打开变频器检查变频器散热风扇卡涩，风扇轴承已损坏，还好处理及时未造成变频器烧损。

2#煤炉2#排粉风机电机引出线焊锡融化，由于电机接线柱滑丝造成电机接线不紧固，电机运行电流增大，变频器保护动作停运，由于煤炉操作人员远程停运排粉风机而被强制复位，电气运行人员到达现场用兆欧表对负载进行检测，未有短路、接地现象；盘车灵活、无卡色情况；检查机组运转声音、振动均正常，启动运行，运转一段时间后油停运，操作人员有复位，检查无故障，最终C相完全熔断，电机缺相启动不起来，检查发现电机接线柱开焊。

2 原因分析

2.1 3#炉1#、2#排粉风机DCS来4-20mA调速控制电缆的屏蔽层没有接地，3#炉2#排粉风机变频器进线电缆钢铠通过铜辫在变频器柜内单端接地，变频柜整体接地不好，使得铜辫对外壳放电，现场测量外壳对系统PE电压为45V，使得变频器信号零点（com）漂移，造成变频器输出波动，造成煤炉系统炉膛压力波动。

2.2 变频器参数设置不合理，电机输入的额定参数不全，变频器调试完成后未完成变频器自整定，变频器里就没有建立有针对性的电机数学模型，造成对变频器调整时不稳定。

2.3 变频器自停，主要因为中间继电器波动，1#、2#炉1#、2#排粉风机的柜内零线（N相）没有和进线电源的零线（N相）相连，使启动变频器的中间继电器电压波动，辅助触点抖动，同时由于220V中间继电器220V电源和变频器的控制、信号电缆在一个线槽内部线，存在相互干扰，造成变频器自停。

2.4 变频器接线存在缺陷，DCS通过控制变频器进行电源空气断路器（QF）来控制机组启停，同时变频器的控制和启动24V电源又取自变频器自身，存在变频器故障时操作人员停运机组使得变频器失电，报警复位，不利于分析处理变频器缺陷，同时变频器停运后立马断电，不理电子器件的散热，影响变频器的使用寿命。

3 对策研究及实施

3.1 将DCS来4-20mA调节信号电缆的屏蔽层全部在配电室变频器柜单端接地可靠接地，保证接地阻值不大于4Ω，DCS端不接地，采用屏蔽信号电缆单端接地，以消除控制电缆和动力电缆在同一桥架敷设的干扰。

3.2 动力电缆的钢铠要可靠接地，且和配电室接地网相，零线（N相）引自系统配电柜的零线（N相），不能和电缆的屏蔽层在变频器柜同时接地，即PEN线和零线分开单独接地。将动力电缆的屏蔽线加封绝缘塑料管，防止外壳断续触碰，断续释放静电，影响零电位稳定，从而影响变频器的运行。

3.3 完善变频器内电机基本参数，完成变频器自整定。自整定通过向电机注入额定电流（电机不转），测定定子电阻，用于自动设置定子电压补偿IR自整定其实是输入该应用的实际条件，使变频器的运行更贴近实际情况，从而得以优化。设定变频器的最低运行频率，由于我们的电动机都是普通的电动机，长时间低频运行，转速过低，风量不足，造成电机过热，产生过流。

3.4 针对现有安装场所，取消变频器的上电自启，DCS增加变频器启停节点，工艺需要起停机组时，通过DCS给出启动信号和调节信号控制变频器，取消现有控制柜的中间继电器，消除由于振动引起的中间继电器接点抖动，引起变频器停运，影响变频器运行。

4 实施效果

4.1 通过对变频器参数优化，使得变频器运行稳定提高，电机运行平稳，通过对3#炉2#排粉风机进线电缆钢铠接地处理，完善信号电缆屏蔽层接地，使得变频器给定频率和输出频率稳定，电机波动电流控制在5-8A，有效解决了变频器运行波动的问题。

4.2 将来通过改变变频器的DCS控制接线方式，可以有效解决了变频器运行过程自停故障、变频器自身故障报警不能及时发现，使得设备缺陷进一步扩大而损坏设备。

5 结束语

通过对煤炉排粉风机变频器的控制方式研究、变频器波动干扰源的查找和处理，提醒我们在今后工作中要对变频器的控制信号干扰引起足够的重视，从设计和施工就将强电和弱电分开走线，电力接地和信号接地可靠，采取正确的接地方式。

参考文献：

[1]电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范[S].2012.

[2]电力工程电缆设计规范[S].2007.

[3]施耐德ATV61变频器技术手册[S].2006，1.

高压风机中的变频器应用 第11篇

1 风机电机定速拖动的运行缺陷

(1) 风机的惯量力矩输出大, 在厂内的电网容量条件下, 直接启动时电机的启动电流很高, 可能引起高压电源进线保护动作, 电机不能连续启动。

(2) 运行中, 由于电机的余量较大, 常常在高转速、低负荷的运行工况下, 风机振动较大, 现场噪音极强, 工作环境非常恶劣。当挡板调到10%以下时, 由于负压过大, 会引起管道喘振, 危及设备运行安全。

(3) 风机电能损耗严重, 电机启动时每次启动电能消耗约为正常运行时一天耗电量。正常运行时, 挡板开度特别在50%以下时, 在挡板两侧风压较大, 出现极大的节流损耗和风压损耗。

(4) 工作环境恶劣, 风机运行时, 振动噪音极大, 使旁边的噪音超标。

(5) 对设备危害。启动时电流较大, 不但使厂内电源产生波动, 耗电较大, 同时会降低电机寿命。运行中振动大, 使电机轴承、风机轴承磨损较大, 且造成风道使用年限降低。

2 高压变频器节能原理

目前, 随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展, 高压大功率变频调速装置不断地成熟起来, 原来一直难于解决的高压问题, 近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。其应用领域和范围也越来越广泛, 这为各使用高能耗风机和泵的企业高效、合理地利用能源 (尤其是电能) 提供了技术先决条件。

根据转速公式n=60f× (1-s) /p可知:只要改变电机的频率f, 就可以实现电机的转速调节, 高电压大功率变频器通过控制IGBT (绝缘栅双极型电力场效应管) 的导通和关断, 使输出频率连续可调。而且是随着频率的变化, 输出电流、电压、功率都将发生变化, 即负荷大时转速大, 输出功率大, 负荷小时转速小, 输出功率也小。

由流体力学:Q′=Q (n′/n) 、H′=H (n′/n) 2、P′=P (n′/n) 3可知:当风机低于额定转速时节电为:E=[1- (n′/n) 3]×P×T (k Wh) 。

可见, 通过变频改造, 引风机流量Q、压力H及轴功率P都将发生较大的改变, 不但节能而且大大提高了设备运行性能。

3 在实际中的运用

为了考虑变频器故障切换为工频运行时, 风门需保留它用。变频调节运行时风门尽管全开, 还有一定的阻碍。另外, 各种运行工况的不同, 节电效果也不一样。所以实际节电率要比估算结果有一定的出入。但从以上结果来看, 节电显著 (根据估算改造后的节电效果在50%～60%) 。

以徐州华美坑口环保热电有限公司1#锅炉 (SG-260/9.81) 2008年技术改造项目为实例:该电厂1#锅炉的一次风机电机型号为YKK560-4, 功率为1 600 k W, 正常运行时其电流为80～100 A。该风机于2008年加装广州智光公司的ZINVERT-A8H2150/06Y型高压变频器。改造后该风机运行时电流为30～40 A, 节能效果非常显著。该电厂项目改造时保留风门作为总控, 起风机后风门保持全开状态。其现场噪声明显降低, 风道和叶轮的磨损也有减轻。改造后各项效果显著。

4 结语

在工业领域中, 大功率电动机是整个工业系统心脏, 其耗电量占全国发电总量的30%以上, 是能源消耗份额最大的系统。大功率电机拖动的大中型风机、水泵的耗电量约占风机水泵耗电总量的50%以上。由于大型系统中的各种工艺要求, 其风机、水泵都是按照最恶劣的环境设计, 在大部分运行时间中, 都是属于大马拉小车的状态, 简单的调节方式是采用档板或阀门来调节风量或流量, 以满足负荷变化的要求, 其能量损耗相当严重。采用改变电机转速来实现调节风量或流量, 无疑对节约能源, 提高设备工作效率意义非常重大。高压风机是工业生产中主要的耗电设备, 高压大功率电动机的应用更为突出, 而这些设备大部分都存在很大的节能潜力。所以大力发展高压大功率变频调速技术具有时代的必要性和迫切性。

参考文献

[1]张永惠.高压变频调速器技术的比较.变频器世界, 2001 (8)

[2]丁祖荣, 单雪雄, 姜楫编著.流体力学.高等教育出版社, 2003.12