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(zhu)我國社(she)會經濟的(de)(de)(de)不斷發展以及(ji)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)日(ri)趨匱乏，人們為(wei)了生存，逐漸開(kai)始(shi)重(zhong)視節(jie)能(neng)(neng)技(ji)術的(de)(de)(de)使用。對于節(jie)能(neng)(neng)技(ji)術的(de)(de)(de)使用，怎么樣實現低能(neng)(neng)耗(hao)與高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)完(wan)美(mei)結合是一個永(yong)久的(de)(de)(de)話(hua)題(ti)，同(tong)時也是解決當前能(neng)(neng)源(yuan)危機的(de)(de)(de)唯一途徑。針(zhen)對不銹鋼管廠而言，節(jie)約能(neng)(neng)源(yuan)是重(zhong)點(dian)工(gong)作(zuo)之一，在(zai)電氣的(de)(de)(de)節(jie)能(neng)(neng)當中，變(bian)頻(pin)器是關(guan)鍵設備之一。因為(wei)鋼鐵(tie)企業負載當中具備眾多的(de)(de)(de)風機以及(ji)水泵，它們在(zai)工(gong)作(zuo)當中常常需(xu)要速度變(bian)化，高(gao)壓變(bian)頻(pin)器的(de)(de)(de)使用很好的(de)(de)(de)符合了該特(te)征，滿足(zu)了鋼鐵(tie)企業對于高(gao)壓大容量電機的(de)(de)(de)節(jie)能(neng)(neng)要求。
1. 高壓變頻器工作特點
a. 波形完(wan)美(mei)
高壓(ya)變(bian)頻器輸(shu)入的(de)諧(xie)波(bo)(bo)符合我(wo)國的(de)規定，它對(dui)(dui)諧(xie)波(bo)(bo)進行(xing)抑(yi)制(zhi)的(de)重(zhong)要方式(shi)就是設計多(duo)重(zhong)化(hua)的(de)輸(shu)入變(bian)壓(ya)器，然后形成(cheng)多(duo)脈(mo)沖(chong)整流(liu)(liu)。從理(li)論方面來說，針(zhen)對(dui)(dui)36脈(mo)沖(chong)整流(liu)(liu)而言，其中(zhong)(zhong)35次及其以(yi)下(xia)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)可以(yi)進行(xing)自動抵消。比如，某單位變(bian)壓(ya)器當(dang)中(zhong)(zhong)二次繞組包(bao)含18個，使用(yong)三角形連接(jie)方式(shi)開(kai)展(zhan)連接(jie)，可以(yi)得到(dao)6個不相同的(de)相位組，電角度差(cha)10度，二極管整流(liu)(liu)線路總共可以(yi)形成(cheng)36脈(mo)波(bo)(bo)，對(dui)(dui)于(yu)當(dang)中(zhong)(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)開(kai)展(zhan)檢(jian)測，其畸(ji)變(bian)率遠(yuan)遠(yuan)低于(yu)要求(qiu)的(de)標準，在沒有使用(yong)濾波(bo)(bo)器的(de)條(tiao)件下(xia)，其THD是2%。
b. 具(ju)有較高的(de)輸入功率因數
干擾變(bian)頻器輸入(ru)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)素的(de)(de)關鍵(jian)是(shi)其中間的(de)(de)直流環節，針(zhen)對電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)源型而(er)(er)言，其中間的(de)(de)直流環節是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)，電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)會給電(dian)(dian)(dian)(dian)機帶(dai)來(lai)無功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流，跟電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)之(zhi)間是(shi)沒(mei)有無功(gong)(gong)交換(huan)的(de)(de)，可(ke)以確(que)保比(bi)較高(gao)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數；針(zhen)對電(dian)(dian)(dian)(dian)流源型而(er)(er)言，它需要電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)跟電(dian)(dian)(dian)(dian)機之(zhi)間進行無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)的(de)(de)交換(huan)，高(gao)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)素很難被保障，而(er)(er)且如果電(dian)(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)負(fu)荷減少(shao)的(de)(de)時候，功(gong)(gong)率(lv)因(yin)素也會隨之(zhi)減少(shao)。在高(gao)壓(ya)變(bian)頻器的(de)(de)中間流程中，使用的(de)(de)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)源型的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)，所以，輸入(ru)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數是(shi)比(bi)較高(gao)的(de)(de)。
c. 單元旁(pang)路功能
在高壓(ya)(ya)(ya)變(bian)頻器(qi)(qi)(qi)當中(zhong)(zhong)，假如有一個單元(yuan)出現(xian)故障，與(yu)該(gai)(gai)單元(yuan)對(dui)應(ying)的相將不(bu)會有電(dian)壓(ya)(ya)(ya)輸出，使得電(dian)機缺相工作(zuo)，該(gai)(gai)種情況是絕對(dui)不(bu)允許出現(xian)的。所以(yi)，可以(yi)在高壓(ya)(ya)(ya)變(bian)頻器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)加入單元(yuan)旁路功(gong)能，它的工作(zuo)原理(li)是如果某(mou)單元(yuan)產生故障之后(hou)，該(gai)(gai)單元(yuan)會讓相對(dui)應(ying)的旁路接觸器(qi)(qi)(qi)作(zuo)為旁路導通，自身不(bu)參加工作(zuo)，變(bian)頻器(qi)(qi)(qi)還可以(yi)正常(chang)運行。旁路時間在250ms以(yi)內(nei)，從(cong)物理(li)層面(mian)而言(yan)，這(zhe)一時間段完全可以(yi)把故障單元(yuan)旁路掉。與(yu)此同時，高壓(ya)(ya)(ya)變(bian)頻器(qi)(qi)(qi)當中(zhong)(zhong)還運用了(le)中(zhong)(zhong)性點漂移技術，可以(yi)確保三相線(xian)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)的平衡。
d. 中性點漂移
高壓變(bian)(bian)頻(pin)器的(de)(de)單(dan)(dan)元(yuan)旁(pang)(pang)路功(gong)能可(ke)(ke)以(yi)確保變(bian)(bian)頻(pin)器的(de)(de)正常工作，然(ran)而(er)在(zai)故(gu)障單(dan)(dan)元(yuan)被(bei)旁(pang)(pang)路以(yi)后，相對應的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓容量(liang)將會降(jiang)低，使得(de)變(bian)(bian)頻(pin)器可(ke)(ke)以(yi)達(da)到的(de)(de)最大速(su)度在(zai)一(yi)定(ding)程度上被(bei)降(jiang)低。所以(yi)，應該對電(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)有效電(dian)(dian)(dian)壓進(jin)行更(geng)好地(di)控制。變(bian)(bian)頻(pin)器在(zai)沒(mei)有單(dan)(dan)元(yuan)故(gu)障的(de)(de)前提下，可(ke)(ke)以(yi)給(gei)電(dian)(dian)(dian)機帶來(lai)100%的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓；如果某(mou)單(dan)(dan)元(yuan)被(bei)旁(pang)(pang)路，那么輸出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓就不會再平衡(heng)，所以(yi)，考慮(lv)到單(dan)(dan)元(yuan)的(de)(de)星(xing)(xing)形點(dian)(dian)是不斷變(bian)(bian)化的(de)(de)，與(yu)此同時(shi)，這(zhe)些(xie)星(xing)(xing)形點(dian)(dian)沒(mei)有跟電(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)中(zhong)(zhong)性(xing)點(dian)(dian)相連接，能夠對單(dan)(dan)元(yuan)電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)相位(wei)角開展(zhan)調整，進(jin)而(er)獲得(de)平衡(heng)電(dian)(dian)(dian)機電(dian)(dian)(dian)壓，該種方式相當于在(zai)單(dan)(dan)元(yuan)電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)指令(ling)矢量(liang)當中(zhong)(zhong)增(zeng)加零序分量(liang)，被(bei)稱之為中(zhong)(zhong)性(xing)點(dian)(dian)漂(piao)移。
2. 基本原(yuan)理
a. 功率(lv)模塊結構
功率(lv)模(mo)塊是(shi)基(ji)本的交一直一交單(dan)相(xiang)逆變電(dian)路，整流側是(shi)二極管三(san)相(xiang)全橋，通(tong)過針對IGBT逆變橋開展正弦PWM控制(zhi)，可以(yi)獲得單(dan)相(xiang)交流輸出。每(mei)一個功率(lv)模(mo)塊構成和電(dian)氣性能(neng)是(shi)完全相(xiang)同的，能(neng)夠(gou)進行互(hu)換。
輸(shu)入側(ce)是由移(yi)(yi)向(xiang)變壓(ya)(ya)器對每一個功(gong)(gong)率(lv)模塊進(jin)行供電，移(yi)(yi)向(xiang)變壓(ya)(ya)器的(de)副(fu)邊(bian)繞組能夠分成(cheng)三組，結(jie)合模塊串聯(lian)級數以及(ji)電壓(ya)(ya)等(deng)級，通(tong)常由24、30、42、48脈沖系列等(deng)組成(cheng)多級相互疊加的(de)整流方(fang)法，能夠在很大(da)程度上改進(jin)網側(ce)的(de)電流波(bo)形，使其負(fu)載(zai)條件(jian)下的(de)網側(ce)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)素靠近1，不需要(yao)任何(he)諧波(bo)抑制裝(zhuang)置(zhi)以及(ji)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數補償。因(yin)(yin)為變壓(ya)(ya)器副(fu)邊(bian)繞組的(de)獨特性，使得每個功(gong)(gong)率(lv)單(dan)元的(de)主回路保(bao)持(chi)獨立(li)，類(lei)似于(yu)常規低壓(ya)(ya)變頻器，方(fang)便(bian)采取當前(qian)的(de)最新技術。
輸出(chu)側(ce)每(mei)一個單(dan)元(yuan)的(de)U、V輸出(chu)端子互相串(chuan)接而構成星形(xing)接法給(gei)電(dian)(dian)機(ji)(ji)供電(dian)(dian)，利用對(dui)每(mei)一個單(dan)元(yuan)的(de)PWM波(bo)形(xing)開展重組，可以(yi)得到結題(ti)正(zheng)弦(xian)PWM波(bo)形(xing)。該種波(bo)形(xing)的(de)正(zheng)弦(xian)度(du)剛剛好，dv/dt比較小，對(dui)于電(dian)(dian)機(ji)(ji)以(yi)及電(dian)(dian)纜的(de)絕緣沒有損壞(huai)，不需要輸出(chu)過濾波(bo)器，就能夠增加(jia)輸出(chu)電(dian)(dian)纜的(de)長度(du)，可以(yi)直(zhi)接用在(zai)普通電(dian)(dian)機(ji)(ji)上。與此同(tong)時(shi)，電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)諧(xie)波(bo)損耗大大降低，消除負載機(ji)(ji)葉(xie)片以(yi)及軸承的(de)振動。
如(ru)果某一(yi)個功率模塊產生故(gu)障的(de)時(shi)候，利(li)用控制(zhi)使(shi)得輸(shu)出端(duan)子短路，可(ke)以(yi)(yi)把該單(dan)元旁(pang)路退出系(xi)統，變頻器(qi)就(jiu)可(ke)以(yi)(yi)降額運行，這樣(yang)一(yi)來可(ke)以(yi)(yi)防(fang)止許(xu)多(duo)場合之(zhi)下的(de)停機造成(cheng)的(de)損失(shi)。
b. 控制器(qi)
控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)是由(you)人機(ji)操作(zuo)界面(mian)、PLC以及(ji)高速(su)(su)單片處理器(qi)所構成的(de)。其中人機(ji)操作(zuo)界面(mian)具備三(san)種配置：嵌(qian)入(ru)式工(gong)控(kong)(kong)機(ji)界面(mian)、標(biao)準(zhun)操作(zuo)界面(mian)、工(gong)控(kong)(kong)PC機(ji)界面(mian)，用(yong)戶可以結合需求開展選取。單片機(ji)進行PWM的(de)控(kong)(kong)制(zhi)。人機(ji)操作(zuo)界面(mian)能(neng)夠(gou)解決用(yong)戶現場與高壓變(bian)頻調速(su)(su)系統的(de)接口問題，實現友好的(de)全中文監控(kong)(kong)界面(mian)，運用(yong)起(qi)來(lai)十分便捷(jie)，同時能(neng)夠(gou)進行網(wang)絡化控(kong)(kong)制(zhi)以及(ji)遠程監控(kong)(kong)。內(nei)置PLC是用(yong)在柜體內(nei)開關信號的(de)邏輯處理，能(neng)夠(gou)跟(gen)用(yong)戶進行靈活的(de)現場接口，滿(man)足用(yong)戶的(de)需求。
控制器跟功率單元之間使(shi)用的(de)是光纖通(tong)信技術(shu)，高壓(ya)部分(fen)與低壓(ya)部分(fen)可以進(jin)行可靠徹底的(de)隔離，系統具(ju)備非(fei)常好的(de)安全性(xing)能(neng)，同時(shi)具(ju)備優質的(de)抗電(dian)(dian)磁干擾性(xing)能(neng)，在(zai)很大(da)程度上提(ti)升可靠性(xing)。此外，在(zai)控制電(dian)(dian)源掉電(dian)(dian)的(de)時(shi)候，控制器可以通(tong)過配(pei)置(zhi)的(de)UPS繼續(xu)供電(dian)(dian)，使(shi)得變頻器能(neng)夠持續(xu)運行。
3. 高壓(ya)變頻(pin)器在(zai)不銹鋼管廠中的實際應用
在(zai)不銹鋼管廠當中(zhong)(zhong)，經過電(dian)爐煉(lian)鋼的(de)(de)(de)主(zhu)要材料就是(shi)一(yi)些(xie)鐵合金、渣料以(yi)及廢鋼等，在(zai)電(dian)爐冶煉(lian)、加料以(yi)及出鋼等過程當中(zhong)(zhong)會帶來(lai)一(yi)些(xie)污染。特別是(shi)在(zai)冶煉(lian)的(de)(de)(de)氧化期間(jian)，會產(chan)生眾多的(de)(de)(de)氧氣(qi)，含(han)有非常(chang)大濃度(du)的(de)(de)(de)煙(yan)塵，煙(yan)氣(qi)的(de)(de)(de)溫度(du)也是(shi)最(zui)高(gao)的(de)(de)(de)。所以(yi)，在(zai)設計(ji)電(dian)爐除塵系統的(de)(de)(de)時(shi)候，一(yi)般都(dou)是(shi)結合這(zhe)短時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)最(zui)大排(pai)煙(yan)量(liang)來(lai)確定(ding)的(de)(de)(de)。在(zai)全部(bu)的(de)(de)(de)煉(lian)鋼過程當中(zhong)(zhong)，吹氧期占據比(bi)較(jiao)大的(de)(de)(de)比(bi)例，在(zai)該段時(shi)間(jian)當中(zhong)(zhong)，風(feng)機處(chu)在(zai)高(gao)負荷運行當中(zhong)(zhong)，相比(bi)較(jiao)來(lai)說，其他時(shi)段的(de)(de)(de)風(feng)機處(chu)在(zai)低工(gong)況(kuang)運行中(zhong)(zhong)。
在(zai)浙(zhe)江不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管廠電爐除塵(chen)系(xi)統改造(zao)過程當中，系(xi)統的重要參數包含：選取的除塵(chen)風機電機的型號是YKK800-8，它(ta)的額定電壓(ya)是10000V，額定電流是127A，額定轉速是747r/min，額定功(gong)率(lv)是1800kW。結合電爐煉(lian)鋼(gang)(gang)的不(bu)同(tong)時(shi)段(duan)設置三種(zhong)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)，把煉(lian)鋼(gang)(gang)階段(duan)的信號傳(chuan)輸到高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器，在(zai)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器接收信號之后，結合不(bu)同(tong)時(shi)期的要求進行頻(pin)率(lv)的調整，不(bu)但(dan)可以確保除塵(chen)的效(xiao)果，而(er)且(qie)熱量也不(bu)會被帶走。
綜上(shang)所述(shu)，本文(wen)對高壓(ya)變頻器(qi)的(de)具體特征、工(gong)作原理(li)以(yi)(yi)及(ji)在不銹鋼(gang)管廠中的(de)節能(neng)應用開(kai)展了探討。在本文(wen)中可以(yi)(yi)看(kan)到，高壓(ya)變頻器(qi)的(de)使用可以(yi)(yi)實現(xian)比較(jiao)好的(de)節能(neng)作用，在系統改造之后(hou)可以(yi)(yi)給不銹鋼(gang)管廠節省(sheng)眾多的(de)能(neng)源投(tou)入，減少了煉(lian)鋼(gang)的(de)成本。
