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。
隨著我國社(she)會(hui)經濟的(de)(de)不斷發展以(yi)及(ji)(ji)能源的(de)(de)日趨(qu)匱乏，人(ren)們為了生存(cun)，逐漸(jian)開始重視(shi)節(jie)(jie)能技術(shu)的(de)(de)使(shi)用。對(dui)(dui)于(yu)節(jie)(jie)能技術(shu)的(de)(de)使(shi)用，怎么樣實現低能耗與高效(xiao)率的(de)(de)完美結合是(shi)一(yi)個永(yong)久的(de)(de)話題，同時也是(shi)解(jie)決當前(qian)能源危機的(de)(de)唯一(yi)途(tu)徑。針對(dui)(dui)不銹鋼管(guan)廠而言，節(jie)(jie)約(yue)能源是(shi)重點工(gong)作之(zhi)一(yi)，在(zai)電氣的(de)(de)節(jie)(jie)能當中，變(bian)頻(pin)器(qi)是(shi)關(guan)鍵設(she)備之(zhi)一(yi)。因為鋼鐵企業(ye)負載當中具備眾(zhong)多的(de)(de)風機以(yi)及(ji)(ji)水泵，它(ta)們在(zai)工(gong)作當中常(chang)常(chang)需要速(su)度變(bian)化，高壓變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)(de)使(shi)用很好(hao)的(de)(de)符合了該特(te)征，滿足了鋼鐵企業(ye)對(dui)(dui)于(yu)高壓大容(rong)量電機的(de)(de)節(jie)(jie)能要求。
1. 高壓變頻器(qi)工(gong)作特點
a. 波(bo)形完美
高壓(ya)變(bian)頻器(qi)輸(shu)入的(de)諧(xie)波(bo)(bo)符合我國的(de)規(gui)定，它對諧(xie)波(bo)(bo)進行抑制(zhi)的(de)重要方(fang)(fang)式(shi)就是設(she)計多重化的(de)輸(shu)入變(bian)壓(ya)器(qi)，然后形(xing)成(cheng)多脈沖整(zheng)(zheng)流(liu)。從理論(lun)方(fang)(fang)面來說，針對36脈沖整(zheng)(zheng)流(liu)而(er)言(yan)，其中(zhong)35次(ci)及(ji)其以下(xia)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)可以進行自動抵消(xiao)。比如(ru)，某單位(wei)變(bian)壓(ya)器(qi)當中(zhong)二次(ci)繞組包含18個，使用三角形(xing)連接(jie)方(fang)(fang)式(shi)開展(zhan)連接(jie)，可以得到6個不(bu)相同的(de)相位(wei)組，電角度差10度，二極(ji)管整(zheng)(zheng)流(liu)線(xian)路(lu)總共可以形(xing)成(cheng)36脈波(bo)(bo)，對于當中(zhong)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)開展(zhan)檢測，其畸變(bian)率遠遠低于要求(qiu)的(de)標(biao)準，在沒有(you)使用濾波(bo)(bo)器(qi)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，其THD是2%。
b. 具有(you)較高的輸入(ru)功率因數(shu)
干擾變(bian)頻器輸入(ru)(ru)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)素的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵是(shi)其(qi)中間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)直流(liu)環節(jie)，針對(dui)電(dian)(dian)(dian)壓源(yuan)型而言，其(qi)中間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)直流(liu)環節(jie)是(shi)電(dian)(dian)(dian)容，電(dian)(dian)(dian)容會給電(dian)(dian)(dian)機帶來無功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)，跟(gen)電(dian)(dian)(dian)網(wang)之間(jian)(jian)是(shi)沒有(you)無功(gong)(gong)交換的(de)(de)(de)(de)(de)，可以確保(bao)比較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu)；針對(dui)電(dian)(dian)(dian)流(liu)源(yuan)型而言，它需要(yao)電(dian)(dian)(dian)網(wang)跟(gen)電(dian)(dian)(dian)機之間(jian)(jian)進行無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)交換，高(gao)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)素很難被保(bao)障，而且如(ru)果電(dian)(dian)(dian)機的(de)(de)(de)(de)(de)負荷減(jian)少的(de)(de)(de)(de)(de)時候，功(gong)(gong)率(lv)因(yin)素也(ye)會隨(sui)之減(jian)少。在高(gao)壓變(bian)頻器的(de)(de)(de)(de)(de)中間(jian)(jian)流(liu)程中，使用的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)電(dian)(dian)(dian)壓源(yuan)型的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容，所以，輸入(ru)(ru)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數(shu)(shu)是(shi)比較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。
c. 單元旁路功能
在高壓變(bian)頻(pin)器當(dang)中(zhong)，假如有一(yi)個(ge)單元(yuan)(yuan)出現故障(zhang)，與該(gai)單元(yuan)(yuan)對應的(de)相將(jiang)不會(hui)有電(dian)壓輸出，使得電(dian)機缺相工(gong)作(zuo)，該(gai)種(zhong)情況是絕對不允許(xu)出現的(de)。所以(yi)，可(ke)以(yi)在高壓變(bian)頻(pin)器中(zhong)加入(ru)單元(yuan)(yuan)旁路(lu)(lu)功能，它的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理是如果某單元(yuan)(yuan)產生(sheng)故障(zhang)之后，該(gai)單元(yuan)(yuan)會(hui)讓相對應的(de)旁路(lu)(lu)接觸(chu)器作(zuo)為旁路(lu)(lu)導通，自(zi)身不參加工(gong)作(zuo)，變(bian)頻(pin)器還可(ke)以(yi)正常運行。旁路(lu)(lu)時間(jian)在250ms以(yi)內(nei)，從物理層面而言，這一(yi)時間(jian)段(duan)完全可(ke)以(yi)把故障(zhang)單元(yuan)(yuan)旁路(lu)(lu)掉。與此同(tong)時，高壓變(bian)頻(pin)器當(dang)中(zhong)還運用了(le)中(zhong)性點漂移技術(shu)，可(ke)以(yi)確保三(san)相線電(dian)壓的(de)平衡。
d. 中(zhong)性點漂移
高(gao)壓(ya)(ya)變頻器(qi)的(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)旁路(lu)功能(neng)可(ke)以確保變頻器(qi)的(de)(de)(de)(de)正常工作，然而在(zai)故障(zhang)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)被(bei)旁路(lu)以后，相對(dui)(dui)應的(de)(de)(de)(de)電壓(ya)(ya)容量將(jiang)會降低，使得(de)變頻器(qi)可(ke)以達到的(de)(de)(de)(de)最(zui)大速度在(zai)一定程(cheng)度上被(bei)降低。所(suo)以，應該對(dui)(dui)電機(ji)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效電壓(ya)(ya)進行(xing)更好地控制。變頻器(qi)在(zai)沒有(you)(you)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)故障(zhang)的(de)(de)(de)(de)前提(ti)下，可(ke)以給電機(ji)帶來100%的(de)(de)(de)(de)電壓(ya)(ya)；如果某單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)被(bei)旁路(lu)，那(nei)么輸出的(de)(de)(de)(de)電壓(ya)(ya)就不會再平衡，所(suo)以，考慮到單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)星(xing)形(xing)點(dian)是(shi)不斷變化的(de)(de)(de)(de)，與此(ci)同時，這些(xie)星(xing)形(xing)點(dian)沒有(you)(you)跟電機(ji)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)性點(dian)相連(lian)接(jie)，能(neng)夠對(dui)(dui)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)電壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)相位(wei)角開展調整，進而獲得(de)平衡電機(ji)電壓(ya)(ya)，該種方式相當于在(zai)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)電壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)指令矢量當中(zhong)增(zeng)加零(ling)序分量，被(bei)稱之(zhi)為中(zhong)性點(dian)漂(piao)移。
2. 基本原(yuan)理
a. 功率模塊(kuai)結(jie)構
功率模塊(kuai)(kuai)是基本(ben)的(de)交一(yi)(yi)直一(yi)(yi)交單相(xiang)逆(ni)變(bian)電路，整流側是二(er)極管三相(xiang)全橋，通過針(zhen)對(dui)IGBT逆(ni)變(bian)橋開(kai)展正(zheng)弦PWM控制，可以獲得單相(xiang)交流輸出。每(mei)一(yi)(yi)個功率模塊(kuai)(kuai)構成(cheng)和電氣性能是完全相(xiang)同(tong)的(de)，能夠進行(xing)互(hu)換(huan)。
輸(shu)入側(ce)是由移向(xiang)變壓(ya)(ya)器(qi)對每(mei)(mei)一個功(gong)(gong)(gong)率(lv)模(mo)塊進行供電，移向(xiang)變壓(ya)(ya)器(qi)的副邊(bian)繞(rao)組能夠分(fen)成(cheng)三組，結(jie)合模(mo)塊串(chuan)聯級數以及(ji)電壓(ya)(ya)等級，通常(chang)由24、30、42、48脈沖系列等組成(cheng)多級相互(hu)疊加的整(zheng)流方法(fa)，能夠在很大程度上改進網側(ce)的電流波形，使其負(fu)載條件下(xia)的網側(ce)功(gong)(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)素靠近1，不(bu)需要任何諧波抑(yi)制裝置以及(ji)功(gong)(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數補(bu)償。因(yin)(yin)為變壓(ya)(ya)器(qi)副邊(bian)繞(rao)組的獨(du)特(te)性，使得每(mei)(mei)個功(gong)(gong)(gong)率(lv)單元的主(zhu)回路保持獨(du)立，類(lei)似(si)于常(chang)規低(di)壓(ya)(ya)變頻器(qi)，方便采取(qu)當前的最新技術(shu)。
輸(shu)出(chu)(chu)側(ce)每一個單元的(de)U、V輸(shu)出(chu)(chu)端子互相(xiang)串接(jie)(jie)而構成星形接(jie)(jie)法給電(dian)(dian)(dian)機供(gong)電(dian)(dian)(dian)，利用(yong)對每一個單元的(de)PWM波(bo)(bo)形開展重組，可以(yi)得到(dao)結題(ti)正弦PWM波(bo)(bo)形。該種(zhong)波(bo)(bo)形的(de)正弦度剛(gang)剛(gang)好，dv/dt比較小(xiao)，對于電(dian)(dian)(dian)機以(yi)及電(dian)(dian)(dian)纜的(de)絕緣沒有損(sun)壞，不(bu)需要輸(shu)出(chu)(chu)過濾波(bo)(bo)器，就能夠增加輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)纜的(de)長(chang)度，可以(yi)直接(jie)(jie)用(yong)在普通(tong)電(dian)(dian)(dian)機上(shang)。與此同(tong)時(shi)，電(dian)(dian)(dian)機的(de)諧波(bo)(bo)損(sun)耗大大降(jiang)低，消除(chu)負載機葉片以(yi)及軸承的(de)振動。
如果某一個功率模塊產生(sheng)故障的(de)(de)時候，利用控制使(shi)得輸(shu)出(chu)(chu)端子短(duan)路(lu)，可以(yi)把(ba)該單元旁路(lu)退出(chu)(chu)系統，變頻器就可以(yi)降額運行，這樣一來可以(yi)防止許多(duo)場合之下的(de)(de)停機造成的(de)(de)損失。
b. 控(kong)制器
控(kong)(kong)制器是由人機(ji)操(cao)作(zuo)界(jie)面(mian)(mian)、PLC以及高速單片(pian)處理(li)器所構成的(de)(de)。其中人機(ji)操(cao)作(zuo)界(jie)面(mian)(mian)具(ju)備三種配置：嵌(qian)入式工(gong)控(kong)(kong)機(ji)界(jie)面(mian)(mian)、標準操(cao)作(zuo)界(jie)面(mian)(mian)、工(gong)控(kong)(kong)PC機(ji)界(jie)面(mian)(mian)，用(yong)(yong)(yong)戶(hu)可以結合需求(qiu)開展選取。單片(pian)機(ji)進行(xing)PWM的(de)(de)控(kong)(kong)制。人機(ji)操(cao)作(zuo)界(jie)面(mian)(mian)能夠解決用(yong)(yong)(yong)戶(hu)現場與(yu)高壓(ya)變頻調速系統(tong)的(de)(de)接口問題，實現友好的(de)(de)全(quan)中文(wen)監控(kong)(kong)界(jie)面(mian)(mian)，運用(yong)(yong)(yong)起來十分便(bian)捷，同(tong)時能夠進行(xing)網絡化控(kong)(kong)制以及遠程監控(kong)(kong)。內置PLC是用(yong)(yong)(yong)在柜體內開關信號的(de)(de)邏輯(ji)處理(li)，能夠跟用(yong)(yong)(yong)戶(hu)進行(xing)靈活(huo)的(de)(de)現場接口，滿足用(yong)(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)需求(qiu)。
控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)跟功率單元之間(jian)使(shi)用的(de)是光(guang)纖通(tong)信技術(shu)，高壓部分與(yu)低壓部分可以進行可靠(kao)徹(che)底的(de)隔離，系統具(ju)備(bei)非常(chang)好的(de)安全性(xing)(xing)能，同(tong)時具(ju)備(bei)優質的(de)抗電(dian)(dian)磁(ci)干擾(rao)性(xing)(xing)能，在很大程度(du)上提升可靠(kao)性(xing)(xing)。此外，在控(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)源掉電(dian)(dian)的(de)時候，控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)可以通(tong)過配置的(de)UPS繼續供電(dian)(dian)，使(shi)得變頻器(qi)能夠持(chi)續運行。
3. 高壓變頻(pin)器在(zai)不銹鋼管廠中的實際應(ying)用
在(zai)(zai)(zai)不銹鋼(gang)管廠當(dang)中(zhong)，經過電(dian)爐(lu)煉(lian)鋼(gang)的(de)(de)(de)主要(yao)材料(liao)就是(shi)一些鐵合金(jin)、渣(zha)料(liao)以(yi)及廢(fei)鋼(gang)等，在(zai)(zai)(zai)電(dian)爐(lu)冶煉(lian)、加料(liao)以(yi)及出鋼(gang)等過程(cheng)當(dang)中(zhong)會帶來一些污染。特別(bie)是(shi)在(zai)(zai)(zai)冶煉(lian)的(de)(de)(de)氧化期(qi)間(jian)，會產生眾多的(de)(de)(de)氧氣(qi)，含有非常(chang)大濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)煙(yan)塵，煙(yan)氣(qi)的(de)(de)(de)溫度(du)也是(shi)最高(gao)的(de)(de)(de)。所以(yi)，在(zai)(zai)(zai)設(she)計(ji)電(dian)爐(lu)除(chu)塵系統(tong)的(de)(de)(de)時(shi)候，一般都(dou)是(shi)結(jie)合這(zhe)短(duan)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)最大排煙(yan)量(liang)來確定的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)全部的(de)(de)(de)煉(lian)鋼(gang)過程(cheng)當(dang)中(zhong)，吹氧期(qi)占(zhan)據比較(jiao)大的(de)(de)(de)比例，在(zai)(zai)(zai)該段時(shi)間(jian)當(dang)中(zhong)，風(feng)機處在(zai)(zai)(zai)高(gao)負(fu)荷運(yun)(yun)行當(dang)中(zhong)，相比較(jiao)來說(shuo)，其他時(shi)段的(de)(de)(de)風(feng)機處在(zai)(zai)(zai)低工(gong)況運(yun)(yun)行中(zhong)。
在(zai)浙江不銹(xiu)鋼管廠電爐除塵系統改造(zao)過程當中(zhong)，系統的(de)(de)(de)重要參數(shu)包(bao)含：選取的(de)(de)(de)除塵風機電機的(de)(de)(de)型號(hao)是(shi)YKK800-8，它的(de)(de)(de)額(e)定電壓是(shi)10000V，額(e)定電流是(shi)127A，額(e)定轉(zhuan)速是(shi)747r/min，額(e)定功率(lv)(lv)是(shi)1800kW。結(jie)合電爐煉鋼的(de)(de)(de)不同(tong)時(shi)段設置(zhi)三種不同(tong)頻率(lv)(lv)，把煉鋼階段的(de)(de)(de)信號(hao)傳輸到高(gao)(gao)壓變頻器，在(zai)高(gao)(gao)壓變頻器接收(shou)信號(hao)之后，結(jie)合不同(tong)時(shi)期的(de)(de)(de)要求進(jin)行頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)調整，不但(dan)可以確保除塵的(de)(de)(de)效果，而且熱(re)量(liang)也不會(hui)被帶(dai)走。
綜上(shang)所述，本文(wen)對高壓變(bian)頻(pin)器的具體(ti)特征、工作(zuo)(zuo)原理以及在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)廠中的節能(neng)應用(yong)開(kai)展了探討。在(zai)本文(wen)中可(ke)以看到，高壓變(bian)頻(pin)器的使用(yong)可(ke)以實現比(bi)較(jiao)好的節能(neng)作(zuo)(zuo)用(yong)，在(zai)系(xi)統(tong)改造之后可(ke)以給不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)廠節省眾多的能(neng)源投入，減少了煉鋼(gang)的成(cheng)本。
