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，所以在線亞洲日產一區二區: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。
隨著我國(guo)社會經濟的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)發展(zhan)以及能(neng)源的(de)(de)(de)(de)日趨匱乏，人(ren)們為(wei)(wei)了生存，逐(zhu)漸開始重(zhong)視節(jie)(jie)能(neng)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)。對于節(jie)(jie)能(neng)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)，怎么樣實現低能(neng)耗與(yu)高效率的(de)(de)(de)(de)完(wan)美結合是(shi)一個永久的(de)(de)(de)(de)話題，同(tong)時也是(shi)解決當前能(neng)源危(wei)機(ji)的(de)(de)(de)(de)唯(wei)一途徑。針對不(bu)銹鋼(gang)管廠而言，節(jie)(jie)約能(neng)源是(shi)重(zhong)點工作(zuo)之(zhi)一，在(zai)電(dian)氣的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)能(neng)當中，變頻(pin)器(qi)是(shi)關鍵設備(bei)之(zhi)一。因為(wei)(wei)鋼(gang)鐵企(qi)業負載當中具備(bei)眾多的(de)(de)(de)(de)風機(ji)以及水(shui)泵(beng)，它們在(zai)工作(zuo)當中常常需要速度變化，高壓變頻(pin)器(qi)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)很(hen)好的(de)(de)(de)(de)符合了該特征(zheng)，滿(man)足了鋼(gang)鐵企(qi)業對于高壓大容(rong)量電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)能(neng)要求。
1. 高(gao)壓(ya)變頻器工作特點
a. 波形(xing)完美
高壓(ya)變頻(pin)器輸(shu)入(ru)的諧(xie)波符合(he)我國的規(gui)定，它對諧(xie)波進(jin)行抑制的重要方式(shi)就(jiu)是設計多重化的輸(shu)入(ru)變壓(ya)器，然后形成多脈沖整流。從理論(lun)方面來說，針對36脈沖整流而(er)言(yan)，其(qi)中35次(ci)及其(qi)以(yi)下(xia)的諧(xie)波可(ke)以(yi)進(jin)行自動抵(di)消。比如(ru)，某(mou)單位變壓(ya)器當中二次(ci)繞組包含18個(ge)，使用三角形連接(jie)方式(shi)開展(zhan)連接(jie)，可(ke)以(yi)得到6個(ge)不(bu)相(xiang)同的相(xiang)位組，電(dian)角度差(cha)10度，二極管整流線(xian)路總共可(ke)以(yi)形成36脈波，對于(yu)當中的諧(xie)波開展(zhan)檢測，其(qi)畸變率遠(yuan)遠(yuan)低(di)于(yu)要求的標準，在(zai)沒有使用濾波器的條件下(xia)，其(qi)THD是2%。
b. 具有較高的(de)輸入功率(lv)因數
干擾變(bian)頻(pin)器(qi)輸入(ru)功(gong)率(lv)因素的(de)(de)(de)關鍵(jian)是(shi)其(qi)中(zhong)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)直流環節，針對電(dian)(dian)(dian)壓源型(xing)而(er)(er)言，其(qi)中(zhong)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)直流環節是(shi)電(dian)(dian)(dian)容，電(dian)(dian)(dian)容會(hui)給電(dian)(dian)(dian)機帶(dai)來無(wu)功(gong)電(dian)(dian)(dian)流，跟(gen)電(dian)(dian)(dian)網(wang)之(zhi)間(jian)(jian)是(shi)沒有無(wu)功(gong)交(jiao)換(huan)的(de)(de)(de)，可以確保(bao)比較高的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)因數；針對電(dian)(dian)(dian)流源型(xing)而(er)(er)言，它(ta)需要電(dian)(dian)(dian)網(wang)跟(gen)電(dian)(dian)(dian)機之(zhi)間(jian)(jian)進行(xing)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)的(de)(de)(de)交(jiao)換(huan)，高功(gong)率(lv)因素很難被保(bao)障，而(er)(er)且如(ru)果電(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)(de)負荷減(jian)少(shao)的(de)(de)(de)時候，功(gong)率(lv)因素也會(hui)隨之(zhi)減(jian)少(shao)。在高壓變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)(de)中(zhong)間(jian)(jian)流程中(zhong)，使用的(de)(de)(de)是(shi)電(dian)(dian)(dian)壓源型(xing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容，所以，輸入(ru)功(gong)率(lv)因數是(shi)比較高的(de)(de)(de)。
c. 單元旁(pang)路功能
在高壓變(bian)頻器(qi)當(dang)中(zhong)，假(jia)如有一個單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)出現(xian)故(gu)(gu)障，與該(gai)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)對應(ying)的相(xiang)將不(bu)會有電(dian)壓輸出，使得電(dian)機缺相(xiang)工作，該(gai)種情況是絕對不(bu)允許出現(xian)的。所(suo)以，可(ke)以在高壓變(bian)頻器(qi)中(zhong)加入(ru)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)旁(pang)(pang)路(lu)功能，它(ta)的工作原理是如果某(mou)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)產生故(gu)(gu)障之后，該(gai)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)會讓相(xiang)對應(ying)的旁(pang)(pang)路(lu)接觸器(qi)作為旁(pang)(pang)路(lu)導通，自身不(bu)參(can)加工作，變(bian)頻器(qi)還可(ke)以正(zheng)常運(yun)行。旁(pang)(pang)路(lu)時間(jian)在250ms以內，從物理層面(mian)而言，這一時間(jian)段完全(quan)可(ke)以把故(gu)(gu)障單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)旁(pang)(pang)路(lu)掉。與此同時，高壓變(bian)頻器(qi)當(dang)中(zhong)還運(yun)用了中(zhong)性點漂(piao)移(yi)技術，可(ke)以確保三相(xiang)線電(dian)壓的平衡。
d. 中性點漂移
高壓(ya)變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)單元(yuan)旁路功能(neng)可以確保變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)正常(chang)工作(zuo)，然而在(zai)故(gu)障單元(yuan)被(bei)(bei)旁路以后，相對應的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)容量將(jiang)會(hui)降(jiang)低(di)，使得變頻(pin)(pin)器(qi)可以達到的(de)(de)(de)最(zui)大速度在(zai)一(yi)定程度上被(bei)(bei)降(jiang)低(di)。所以，應該對電(dian)機的(de)(de)(de)有效電(dian)壓(ya)進行更好地控制。變頻(pin)(pin)器(qi)在(zai)沒有單元(yuan)故(gu)障的(de)(de)(de)前提下，可以給電(dian)機帶來(lai)100%的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)；如果某單元(yuan)被(bei)(bei)旁路，那(nei)么輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)電(dian)壓(ya)就(jiu)不會(hui)再平(ping)衡，所以，考(kao)慮(lv)到單元(yuan)的(de)(de)(de)星(xing)形點(dian)是不斷變化(hua)的(de)(de)(de)，與此同時(shi)，這些星(xing)形點(dian)沒有跟電(dian)機的(de)(de)(de)中(zhong)性點(dian)相連接，能(neng)夠(gou)對單元(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)相位角開展調整，進而獲得平(ping)衡電(dian)機電(dian)壓(ya)，該種方式相當于在(zai)單元(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)指(zhi)令矢量當中(zhong)增加零(ling)序(xu)分量，被(bei)(bei)稱之為中(zhong)性點(dian)漂移。
2. 基本原(yuan)理(li)
a. 功率模塊(kuai)結(jie)構(gou)
功(gong)率模塊是基本的交(jiao)一直一交(jiao)單相(xiang)逆變(bian)(bian)電(dian)路，整流側是二極管三相(xiang)全橋，通過針(zhen)對IGBT逆變(bian)(bian)橋開(kai)展正弦(xian)PWM控制，可以獲得單相(xiang)交(jiao)流輸出。每一個功(gong)率模塊構成和電(dian)氣性能是完全相(xiang)同的，能夠進行(xing)互換。
輸(shu)入側是由(you)移(yi)向變壓(ya)(ya)器對每一(yi)個功(gong)率(lv)(lv)模塊進(jin)行供(gong)電(dian)(dian)，移(yi)向變壓(ya)(ya)器的(de)(de)副邊繞組能夠分成三組，結(jie)合模塊串聯級數(shu)以及電(dian)(dian)壓(ya)(ya)等(deng)級，通常由(you)24、30、42、48脈(mo)沖系列等(deng)組成多級相互(hu)疊(die)加的(de)(de)整流方(fang)法，能夠在很(hen)大程度(du)上改進(jin)網(wang)側的(de)(de)電(dian)(dian)流波形，使(shi)(shi)其(qi)負載(zai)條件(jian)下的(de)(de)網(wang)側功(gong)率(lv)(lv)因(yin)素靠近1，不需(xu)要(yao)任何諧波抑制裝置以及功(gong)率(lv)(lv)因(yin)數(shu)補償。因(yin)為(wei)變壓(ya)(ya)器副邊繞組的(de)(de)獨特性，使(shi)(shi)得(de)每個功(gong)率(lv)(lv)單元的(de)(de)主回(hui)路保持獨立，類似于常規低(di)壓(ya)(ya)變頻器，方(fang)便采取當前的(de)(de)最新技術。
輸出(chu)側(ce)每(mei)一個單元的(de)(de)U、V輸出(chu)端子互相串接(jie)而(er)構(gou)成星形接(jie)法(fa)給電(dian)(dian)(dian)機(ji)供(gong)電(dian)(dian)(dian)，利用對每(mei)一個單元的(de)(de)PWM波(bo)形開展(zhan)重組，可(ke)以得到(dao)結題正(zheng)弦PWM波(bo)形。該種波(bo)形的(de)(de)正(zheng)弦度剛(gang)剛(gang)好，dv/dt比較小，對于電(dian)(dian)(dian)機(ji)以及電(dian)(dian)(dian)纜的(de)(de)絕緣(yuan)沒有損(sun)(sun)壞，不需要輸出(chu)過濾波(bo)器，就(jiu)能夠增加(jia)輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)纜的(de)(de)長度，可(ke)以直接(jie)用在普通(tong)電(dian)(dian)(dian)機(ji)上。與此同時，電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)諧波(bo)損(sun)(sun)耗大大降低，消除負載機(ji)葉片以及軸承(cheng)的(de)(de)振動。
如果某(mou)一個功(gong)率模塊產生故(gu)障(zhang)的時候，利(li)用(yong)控制(zhi)使得輸出端子(zi)短路(lu)，可以(yi)(yi)把該單元旁路(lu)退出系統，變頻(pin)器就(jiu)可以(yi)(yi)降額運行(xing)，這樣(yang)一來可以(yi)(yi)防止許(xu)多場合之下的停(ting)機造成的損失。
b. 控制器
控(kong)制器是(shi)由(you)人(ren)(ren)機(ji)操(cao)作界(jie)面(mian)、PLC以(yi)及(ji)高速單片處理(li)器所構成的(de)(de)。其中(zhong)人(ren)(ren)機(ji)操(cao)作界(jie)面(mian)具備三種配置：嵌(qian)入(ru)式工控(kong)機(ji)界(jie)面(mian)、標準(zhun)操(cao)作界(jie)面(mian)、工控(kong)PC機(ji)界(jie)面(mian)，用(yong)戶可以(yi)結合需(xu)求開(kai)展(zhan)選取。單片機(ji)進(jin)行(xing)(xing)PWM的(de)(de)控(kong)制。人(ren)(ren)機(ji)操(cao)作界(jie)面(mian)能夠(gou)解(jie)決用(yong)戶現(xian)場與高壓變頻調速系統的(de)(de)接口(kou)問題(ti)，實現(xian)友好的(de)(de)全中(zhong)文監(jian)控(kong)界(jie)面(mian)，運用(yong)起來十分(fen)便捷，同(tong)時(shi)能夠(gou)進(jin)行(xing)(xing)網絡化控(kong)制以(yi)及(ji)遠程(cheng)監(jian)控(kong)。內置PLC是(shi)用(yong)在柜(ju)體內開(kai)關信號的(de)(de)邏輯處理(li)，能夠(gou)跟用(yong)戶進(jin)行(xing)(xing)靈活(huo)的(de)(de)現(xian)場接口(kou)，滿足用(yong)戶的(de)(de)需(xu)求。
控制器跟(gen)功率單元之(zhi)間使用的是光纖通(tong)(tong)信(xin)技(ji)術，高壓(ya)部分與低壓(ya)部分可(ke)(ke)以進行可(ke)(ke)靠徹(che)底的隔離，系統(tong)具(ju)(ju)備非常好的安全(quan)性(xing)能(neng)(neng)，同(tong)時(shi)具(ju)(ju)備優質(zhi)的抗電(dian)磁干擾(rao)性(xing)能(neng)(neng)，在很大程度(du)上提(ti)升可(ke)(ke)靠性(xing)。此外(wai)，在控制電(dian)源掉電(dian)的時(shi)候，控制器可(ke)(ke)以通(tong)(tong)過配置(zhi)的UPS繼續供電(dian)，使得(de)變(bian)頻器能(neng)(neng)夠持續運行。
3. 高(gao)壓變頻器在不銹鋼管廠中的(de)實際應用(yong)
在(zai)(zai)不銹鋼(gang)管廠當(dang)中(zhong)，經過電(dian)爐(lu)煉鋼(gang)的(de)(de)主要材料(liao)就是(shi)一些鐵合金、渣料(liao)以及(ji)(ji)廢(fei)鋼(gang)等(deng)(deng)，在(zai)(zai)電(dian)爐(lu)冶煉、加料(liao)以及(ji)(ji)出鋼(gang)等(deng)(deng)過程當(dang)中(zhong)會帶來一些污染。特別(bie)是(shi)在(zai)(zai)冶煉的(de)(de)氧(yang)化期間，會產生眾多(duo)的(de)(de)氧(yang)氣，含有非常大濃度的(de)(de)煙塵(chen)，煙氣的(de)(de)溫(wen)度也(ye)是(shi)最高的(de)(de)。所以，在(zai)(zai)設計電(dian)爐(lu)除塵(chen)系統的(de)(de)時(shi)候，一般都是(shi)結合這短時(shi)間的(de)(de)最大排煙量來確定的(de)(de)。在(zai)(zai)全部的(de)(de)煉鋼(gang)過程當(dang)中(zhong)，吹氧(yang)期占據(ju)比較(jiao)大的(de)(de)比例，在(zai)(zai)該段時(shi)間當(dang)中(zhong)，風機處(chu)在(zai)(zai)高負荷運行當(dang)中(zhong)，相比較(jiao)來說(shuo)，其他時(shi)段的(de)(de)風機處(chu)在(zai)(zai)低工況運行中(zhong)。
在(zai)浙(zhe)江不銹鋼(gang)(gang)管廠(chang)電(dian)爐除(chu)(chu)塵系統改造過(guo)程當中，系統的(de)(de)(de)(de)重要(yao)參數包含：選取的(de)(de)(de)(de)除(chu)(chu)塵風(feng)機電(dian)機的(de)(de)(de)(de)型號是(shi)YKK800-8，它的(de)(de)(de)(de)額定電(dian)壓是(shi)10000V，額定電(dian)流是(shi)127A，額定轉速(su)是(shi)747r/min，額定功率是(shi)1800kW。結(jie)(jie)合(he)電(dian)爐煉(lian)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)時段(duan)設置三種不同(tong)頻(pin)率，把煉(lian)鋼(gang)(gang)階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)信號傳輸(shu)到高(gao)壓變頻(pin)器(qi)(qi)，在(zai)高(gao)壓變頻(pin)器(qi)(qi)接(jie)收信號之后(hou)，結(jie)(jie)合(he)不同(tong)時期的(de)(de)(de)(de)要(yao)求進(jin)行頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)調整，不但可以確(que)保除(chu)(chu)塵的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果，而(er)且熱(re)量也不會被帶走。
綜上所述(shu)，本文對高(gao)壓變頻器的(de)(de)具(ju)體特征、工作原理以(yi)及(ji)在(zai)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管廠中的(de)(de)節(jie)能(neng)應(ying)用(yong)開展了探討。在(zai)本文中可(ke)以(yi)看到，高(gao)壓變頻器的(de)(de)使用(yong)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)比(bi)較好的(de)(de)節(jie)能(neng)作用(yong)，在(zai)系統(tong)改造之(zhi)后可(ke)以(yi)給不(bu)銹鋼(gang)(gang)管廠節(jie)省眾多的(de)(de)能(neng)源投(tou)入，減少了煉鋼(gang)(gang)的(de)(de)成本。
