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(guo)社(she)會經濟的(de)不斷發展以及能源的(de)日(ri)趨匱乏，人們為(wei)(wei)了生存(cun)，逐漸開(kai)始重視節(jie)能技術的(de)使(shi)用(yong)。對(dui)于節(jie)能技術的(de)使(shi)用(yong)，怎么樣(yang)實現低能耗(hao)與(yu)高(gao)效率的(de)完美結合(he)是(shi)(shi)一個永久的(de)話題，同(tong)時也是(shi)(shi)解決當(dang)(dang)前能源危機的(de)唯一途徑。針對(dui)不銹鋼(gang)(gang)管廠而言，節(jie)約能源是(shi)(shi)重點(dian)工作(zuo)之一，在(zai)電氣的(de)節(jie)能當(dang)(dang)中(zhong)(zhong)，變頻(pin)器是(shi)(shi)關鍵設(she)備之一。因為(wei)(wei)鋼(gang)(gang)鐵企(qi)業(ye)負載當(dang)(dang)中(zhong)(zhong)具備眾多的(de)風機以及水泵，它們在(zai)工作(zuo)當(dang)(dang)中(zhong)(zhong)常常需要速度變化，高(gao)壓(ya)變頻(pin)器的(de)使(shi)用(yong)很好(hao)的(de)符合(he)了該特征，滿(man)足了鋼(gang)(gang)鐵企(qi)業(ye)對(dui)于高(gao)壓(ya)大容(rong)量電機的(de)節(jie)能要求。
1. 高壓變頻器工作特(te)點
a. 波形完美
高壓(ya)變(bian)(bian)頻(pin)器輸入的諧(xie)波(bo)(bo)符合(he)我(wo)國(guo)的規定，它對諧(xie)波(bo)(bo)進行(xing)抑(yi)制(zhi)的重要方(fang)式就(jiu)是設計多重化的輸入變(bian)(bian)壓(ya)器，然后形成多脈沖整流(liu)。從理論方(fang)面來說(shuo)，針對36脈沖整流(liu)而(er)言，其(qi)(qi)中35次及其(qi)(qi)以(yi)下的諧(xie)波(bo)(bo)可(ke)以(yi)進行(xing)自(zi)動抵消。比如，某單位(wei)變(bian)(bian)壓(ya)器當(dang)中二次繞(rao)組包含18個，使(shi)用三角(jiao)形連(lian)接(jie)方(fang)式開(kai)展連(lian)接(jie)，可(ke)以(yi)得到(dao)6個不相同的相位(wei)組，電角(jiao)度差10度，二極管(guan)整流(liu)線(xian)路總共可(ke)以(yi)形成36脈波(bo)(bo)，對于(yu)當(dang)中的諧(xie)波(bo)(bo)開(kai)展檢測，其(qi)(qi)畸(ji)變(bian)(bian)率(lv)遠(yuan)遠(yuan)低于(yu)要求的標準，在(zai)沒有使(shi)用濾(lv)波(bo)(bo)器的條件下，其(qi)(qi)THD是2%。
b. 具有較(jiao)高(gao)的輸入功率因數
干擾變(bian)頻器(qi)輸入功率因素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)關鍵是(shi)其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)間的(de)(de)(de)直流(liu)環(huan)節，針對電(dian)壓(ya)(ya)源型而言(yan)(yan)，其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)間的(de)(de)(de)直流(liu)環(huan)節是(shi)電(dian)容(rong)(rong)，電(dian)容(rong)(rong)會(hui)(hui)給電(dian)機帶來無(wu)功電(dian)流(liu)，跟電(dian)網之間是(shi)沒有無(wu)功交換(huan)的(de)(de)(de)，可以確(que)保比較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)功率因數(shu)；針對電(dian)流(liu)源型而言(yan)(yan)，它需(xu)要電(dian)網跟電(dian)機之間進行無(wu)功功率的(de)(de)(de)交換(huan)，高(gao)功率因素(su)(su)(su)很難被保障，而且如果電(dian)機的(de)(de)(de)負(fu)荷減少的(de)(de)(de)時候，功率因素(su)(su)(su)也(ye)會(hui)(hui)隨之減少。在高(gao)壓(ya)(ya)變(bian)頻器(qi)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間流(liu)程中(zhong)(zhong)，使(shi)用的(de)(de)(de)是(shi)電(dian)壓(ya)(ya)源型的(de)(de)(de)電(dian)容(rong)(rong)，所以，輸入功率因數(shu)是(shi)比較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)。
c. 單元旁路功能
在高(gao)壓變頻器(qi)當中，假如(ru)有一(yi)個單(dan)(dan)元(yuan)出現(xian)故(gu)障，與(yu)該(gai)單(dan)(dan)元(yuan)對應的(de)(de)相將不會(hui)有電(dian)壓輸出，使得電(dian)機缺相工(gong)作，該(gai)種(zhong)情(qing)況是絕對不允許(xu)出現(xian)的(de)(de)。所以(yi)，可(ke)以(yi)在高(gao)壓變頻器(qi)中加入單(dan)(dan)元(yuan)旁路功能，它的(de)(de)工(gong)作原理(li)(li)是如(ru)果某單(dan)(dan)元(yuan)產生故(gu)障之后，該(gai)單(dan)(dan)元(yuan)會(hui)讓相對應的(de)(de)旁路接觸器(qi)作為旁路導通(tong)，自身不參加工(gong)作，變頻器(qi)還可(ke)以(yi)正常運行。旁路時間在250ms以(yi)內，從物理(li)(li)層(ceng)面而言，這一(yi)時間段完(wan)全可(ke)以(yi)把故(gu)障單(dan)(dan)元(yuan)旁路掉。與(yu)此(ci)同時，高(gao)壓變頻器(qi)當中還運用了中性點(dian)漂移技術，可(ke)以(yi)確保(bao)三相線電(dian)壓的(de)(de)平衡。
d. 中性點漂(piao)移
高壓(ya)(ya)變(bian)頻器(qi)(qi)的(de)(de)(de)單元(yuan)(yuan)旁路功能可以(yi)(yi)確保變(bian)頻器(qi)(qi)的(de)(de)(de)正常(chang)工作(zuo)，然而(er)在(zai)故(gu)障(zhang)單元(yuan)(yuan)被(bei)(bei)旁路以(yi)(yi)后，相對應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)容(rong)量(liang)將會降低(di)，使得(de)變(bian)頻器(qi)(qi)可以(yi)(yi)達到的(de)(de)(de)最大(da)速度在(zai)一定程度上(shang)被(bei)(bei)降低(di)。所以(yi)(yi)，應(ying)該對電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)有效電(dian)(dian)壓(ya)(ya)進(jin)行更好(hao)地控制。變(bian)頻器(qi)(qi)在(zai)沒(mei)有單元(yuan)(yuan)故(gu)障(zhang)的(de)(de)(de)前(qian)提下，可以(yi)(yi)給(gei)電(dian)(dian)機(ji)帶(dai)來100%的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)；如果某單元(yuan)(yuan)被(bei)(bei)旁路，那么輸出的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)就(jiu)不(bu)(bu)會再平衡，所以(yi)(yi)，考慮到單元(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)星形點(dian)是不(bu)(bu)斷變(bian)化的(de)(de)(de)，與此同(tong)時，這些星形點(dian)沒(mei)有跟電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)中(zhong)性點(dian)相連接，能夠對單元(yuan)(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)相位(wei)角(jiao)開展(zhan)調整(zheng)，進(jin)而(er)獲得(de)平衡電(dian)(dian)機(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，該種(zhong)方式相當于在(zai)單元(yuan)(yuan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)指令(ling)矢量(liang)當中(zhong)增加零序分量(liang)，被(bei)(bei)稱之為中(zhong)性點(dian)漂(piao)移。
2. 基本原(yuan)理
a. 功(gong)率模塊結構
功率模塊是基本的交一(yi)直(zhi)一(yi)交單相(xiang)逆(ni)變(bian)電路(lu)，整流側是二極管三(san)相(xiang)全橋，通過(guo)針對IGBT逆(ni)變(bian)橋開展正弦PWM控(kong)制，可以獲(huo)得單相(xiang)交流輸出。每一(yi)個功率模塊構成和電氣性能是完全相(xiang)同的，能夠進行(xing)互換。
輸入側是由移向變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)對每一個(ge)功(gong)率模(mo)塊(kuai)進行供電(dian)(dian)(dian)，移向變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)的(de)副(fu)(fu)邊(bian)(bian)繞(rao)(rao)組能夠(gou)分成三(san)組，結合(he)模(mo)塊(kuai)串聯(lian)級(ji)數以及電(dian)(dian)(dian)壓(ya)等級(ji)，通常(chang)由24、30、42、48脈沖系列等組成多級(ji)相互疊加的(de)整流方(fang)法，能夠(gou)在很大程度上改進網側的(de)電(dian)(dian)(dian)流波形，使(shi)其(qi)負載(zai)條件下的(de)網側功(gong)率因素(su)靠近(jin)1，不(bu)需要任何(he)諧波抑制裝置以及功(gong)率因數補償。因為變(bian)壓(ya)器(qi)(qi)副(fu)(fu)邊(bian)(bian)繞(rao)(rao)組的(de)獨特性，使(shi)得每個(ge)功(gong)率單元的(de)主回路保持(chi)獨立(li)，類似于(yu)常(chang)規低(di)壓(ya)變(bian)頻器(qi)(qi)，方(fang)便采取當前的(de)最新技(ji)術。
輸(shu)(shu)出(chu)側每一個單元的(de)(de)U、V輸(shu)(shu)出(chu)端子(zi)互相串(chuan)接而構成星形接法給電機(ji)供電，利用對每一個單元的(de)(de)PWM波形開展重組(zu)，可以(yi)得到結題(ti)正(zheng)弦PWM波形。該種(zhong)波形的(de)(de)正(zheng)弦度剛剛好(hao)，dv/dt比較小，對于(yu)電機(ji)以(yi)及(ji)電纜的(de)(de)絕緣沒有損壞，不需要輸(shu)(shu)出(chu)過濾波器，就能夠增加輸(shu)(shu)出(chu)電纜的(de)(de)長度，可以(yi)直接用在(zai)普通電機(ji)上。與此(ci)同時，電機(ji)的(de)(de)諧(xie)波損耗大(da)大(da)降低，消(xiao)除負載機(ji)葉片以(yi)及(ji)軸承的(de)(de)振動。
如(ru)果某一(yi)個功率(lv)模塊(kuai)產生故(gu)障(zhang)的(de)時候，利用控制使得輸出端子短路，可以(yi)把該單元旁路退出系統(tong)，變頻器就可以(yi)降額運行，這樣一(yi)來可以(yi)防止許多場合之下的(de)停機造成的(de)損(sun)失。
b. 控制器
控(kong)(kong)制(zhi)器是由(you)人機操作界(jie)(jie)面(mian)(mian)、PLC以及高速單(dan)片(pian)處(chu)理器所構(gou)成的(de)(de)。其中(zhong)人機操作界(jie)(jie)面(mian)(mian)具備三(san)種配置(zhi)：嵌入式(shi)工(gong)(gong)控(kong)(kong)機界(jie)(jie)面(mian)(mian)、標準(zhun)操作界(jie)(jie)面(mian)(mian)、工(gong)(gong)控(kong)(kong)PC機界(jie)(jie)面(mian)(mian)，用(yong)(yong)戶(hu)可(ke)以結合需(xu)求開展選(xuan)取(qu)。單(dan)片(pian)機進行(xing)PWM的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)。人機操作界(jie)(jie)面(mian)(mian)能夠解決用(yong)(yong)戶(hu)現(xian)(xian)場與高壓變(bian)頻調速系(xi)統(tong)的(de)(de)接口(kou)問題(ti)，實現(xian)(xian)友(you)好的(de)(de)全中(zhong)文(wen)監控(kong)(kong)界(jie)(jie)面(mian)(mian)，運用(yong)(yong)起來(lai)十分便(bian)捷，同時能夠進行(xing)網絡化控(kong)(kong)制(zhi)以及遠程監控(kong)(kong)。內(nei)置(zhi)PLC是用(yong)(yong)在柜體內(nei)開關信號的(de)(de)邏輯處(chu)理，能夠跟(gen)用(yong)(yong)戶(hu)進行(xing)靈活的(de)(de)現(xian)(xian)場接口(kou)，滿足用(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)需(xu)求。
控制器跟功(gong)率單元之間使用的(de)是光纖通信(xin)技術(shu)，高壓(ya)部(bu)分(fen)與低壓(ya)部(bu)分(fen)可(ke)(ke)以(yi)進行可(ke)(ke)靠徹底的(de)隔離，系(xi)統具備(bei)非(fei)常好的(de)安(an)全性(xing)能(neng)，同時(shi)具備(bei)優質的(de)抗電(dian)磁干擾性(xing)能(neng)，在很大程度(du)上提升(sheng)可(ke)(ke)靠性(xing)。此(ci)外，在控制電(dian)源掉電(dian)的(de)時(shi)候(hou)，控制器可(ke)(ke)以(yi)通過配置的(de)UPS繼續供電(dian)，使得變頻(pin)器能(neng)夠(gou)持續運行。
3. 高壓變頻器在(zai)不銹(xiu)鋼管廠中的實際應用
在不銹鋼(gang)管廠當(dang)中，經過(guo)電(dian)爐煉(lian)(lian)鋼(gang)的(de)(de)主(zhu)要材(cai)料(liao)就是一(yi)些(xie)鐵合金、渣料(liao)以及廢鋼(gang)等，在電(dian)爐冶(ye)煉(lian)(lian)、加料(liao)以及出(chu)鋼(gang)等過(guo)程(cheng)當(dang)中會(hui)帶來一(yi)些(xie)污(wu)染。特別是在冶(ye)煉(lian)(lian)的(de)(de)氧(yang)化期(qi)間，會(hui)產生眾多的(de)(de)氧(yang)氣，含有非常大濃度的(de)(de)煙塵(chen)，煙氣的(de)(de)溫度也(ye)是最(zui)高的(de)(de)。所以，在設(she)計(ji)電(dian)爐除塵(chen)系統的(de)(de)時(shi)(shi)候，一(yi)般都(dou)是結合這短時(shi)(shi)間的(de)(de)最(zui)大排煙量來確定的(de)(de)。在全部的(de)(de)煉(lian)(lian)鋼(gang)過(guo)程(cheng)當(dang)中，吹氧(yang)期(qi)占據(ju)比(bi)較大的(de)(de)比(bi)例，在該段時(shi)(shi)間當(dang)中，風(feng)機處(chu)在高負荷運行當(dang)中，相比(bi)較來說(shuo)，其他時(shi)(shi)段的(de)(de)風(feng)機處(chu)在低工況(kuang)運行中。
在(zai)(zai)浙江不(bu)(bu)銹鋼管廠電爐除(chu)(chu)塵系(xi)統改造過程當中，系(xi)統的(de)重要(yao)(yao)參數包(bao)含：選(xuan)取的(de)除(chu)(chu)塵風機電機的(de)型號是YKK800-8，它的(de)額定電壓是10000V，額定電流是127A，額定轉速(su)是747r/min，額定功率是1800kW。結合(he)電爐煉鋼的(de)不(bu)(bu)同(tong)時段設置(zhi)三(san)種不(bu)(bu)同(tong)頻率，把煉鋼階段的(de)信(xin)號傳輸(shu)到(dao)高(gao)壓變(bian)頻器(qi)(qi)，在(zai)(zai)高(gao)壓變(bian)頻器(qi)(qi)接(jie)收信(xin)號之后，結合(he)不(bu)(bu)同(tong)時期的(de)要(yao)(yao)求進行頻率的(de)調整，不(bu)(bu)但可以確保除(chu)(chu)塵的(de)效(xiao)果(guo)，而且(qie)熱(re)量也不(bu)(bu)會被帶走。
綜上(shang)所述，本文對高壓(ya)變頻器的(de)(de)具體特征、工作原理以(yi)及在不銹鋼管廠中的(de)(de)節能應用開展了(le)探討(tao)。在本文中可(ke)以(yi)看到，高壓(ya)變頻器的(de)(de)使用可(ke)以(yi)實現比較好的(de)(de)節能作用，在系統改造之后可(ke)以(yi)給不銹鋼管廠節省(sheng)眾多的(de)(de)能源投入，減少了(le)煉鋼的(de)(de)成本。
