S-073N 3BHB009884R0021高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用情況及工作原理

1、 包頭稀土鋁業(yè)有限責(zé)任公司是一家大型現(xiàn)代化鋁電一體化工廠，一期工程于2003年10月28日投產(chǎn)。目前已形成88萬噸/年產(chǎn)能，配套建設(shè)的熱電機組已經(jīng)陸續(xù)建成。包頭希鋁各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)在國內(nèi)領(lǐng)先，是一個高起點、大容量、低污染的大型現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)。該項目被中國光彩事業(yè)促進會列入全國光彩事業(yè)重點項目。公司鋁電和生物工程循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，具有獨特的競爭力，被授予內(nèi)蒙古自治區(qū)級循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)。

包頭希望鋁業(yè)熱電廠總裝機容量1320MW，電廠一期4*155MW機組、二期2*350MW機組已全部并網(wǎng)發(fā)電。電廠現(xiàn)有2臺155MW凝汽式發(fā)電機機組運行，隨著電網(wǎng)內(nèi)大機組的相繼投產(chǎn)，該廠的調(diào)峰任務(wù)越來越重，峰谷差日益增大，根據(jù)現(xiàn)場運行資料統(tǒng)計，155MW機組每日的負荷一般在73.6MW左右。系統(tǒng)處于低負荷運行時，系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備也要隨著負荷的變化作相應(yīng)的調(diào)整，必須通過關(guān)小擋板或閥門來調(diào)整風(fēng)量及流量。此時，電動機輸出功率大量的能源消耗在擋板上，節(jié)流損失很大。異步電動機在直接啟動時，啟動電流一般達到電動機額定電流的5-7倍，啟動電流過大將造成電網(wǎng)電壓波動，影響其他電氣設(shè)備的正常運行，同時電動機自身繞組嚴重發(fā)熱，加速絕緣老化，縮短使用壽命。而高壓變頻器調(diào)速裝置可以實現(xiàn)電機的軟啟動，通過調(diào)整頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，滿足不同負載的工藝要求，是解決以上矛盾的有效手段。

2、高壓變頻器調(diào)速節(jié)能原理

2.1高壓變頻器工作原理

高壓變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度或幅度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的，從而實現(xiàn)電動機電壓和頻率的平滑變化。

根據(jù)電機學(xué)原理，交流異步電動機轉(zhuǎn)速由下式確定:

式中：n，f——分別為電動機轉(zhuǎn)速，供電頻率； n，s——分別為電動機極對數(shù)，轉(zhuǎn)差率。 由式(1)可知，電動機的輸出轉(zhuǎn)速與輸入的電源頻率、轉(zhuǎn)差率、電機的極對數(shù)有關(guān)，改變極對數(shù)的成為變極調(diào)速，此種調(diào)速屬于有極調(diào)速，調(diào)速不平滑，主要用于不需要頻繁變速的地方。改變電機轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方式有：調(diào)壓調(diào)速，電磁調(diào)速，繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，該種調(diào)速需要產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)差率，消耗轉(zhuǎn)差功率，屬于低效調(diào)速。而通過改變電機的輸入頻率的變頻調(diào)速，近似無級調(diào)速，是高效不耗能的調(diào)速方式，也是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的一種調(diào)速方式。 2.2?高壓變頻器節(jié)能原理 根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(或水泵)類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q、壓力(揚程)H以及軸功率P具有如下關(guān)系：

Q，H——分別為風(fēng)量，風(fēng)壓； n、T——分別為轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩； P——軸功率。 由公式(2)、(3)、(4)可知，風(fēng)機(或水泵)的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，壓力(或揚程)與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率隨轉(zhuǎn)速的三次方降低，驅(qū)動風(fēng)機的電機所需的電功率亦可相應(yīng)降低。因此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是風(fēng)機節(jié)能的重要途徑。

3．高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用情況

3.1?高壓變頻器的組成

森蘭SBH系列高壓變頻器采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，采用多個低壓變頻功率單元串聯(lián)的方式實現(xiàn)直接高壓輸出，屬于“高-高“電壓源型變頻器，該變頻器具有對電網(wǎng)諧波污染小，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置，滿足IEEE519-1992國際標(biāo)準和GB/T14549-93國家標(biāo)準對輸入諧波的要求。輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、共模電壓等問題，不必設(shè)置輸出濾波器，可直接拖動普通的異步電機。 其原理框圖如圖1 所示：

BENTLY 3500/15-05-05-00

WOODWARD 8440-1706

ACQUISITIONLOGI AL81G

ICS TRIPLEX T8461

ICS TRIPLEX T8403

BENTLY 136188-02

ABB PM866 3BSE050200R1

BENTLY 125840-01

BENTLY 3500/15 127610-01

PROSOFT PLX51-HART-4I

ABB PDAA401? ?3BSE017234R1

SST SST-PB3-CLX-RLL

REXROTH MKD093C-058-KG0-AF

REXROTH MKD093C-058-GG0-AF

REXROTH MHD093C-058-PG0-AA

ABB USC329AE01 3BHB002483R0001

PROSOFT MVI69E-MBTCP

REXROTH MSK050C-0300-NN-S1-UG1-NNNN

ABB 3BHB015651P0001

ELAU ISH100/30058/0/0/00/0/00/01/00

NI PXie-8840

NI PXie-1088

BENTLY 3500/50M 288062-02

PROSOFT PLX32-EIP-SIE

GE ACC-5595-208

SST SST-PB3-CLX-RLL

PROSOFT MVI46-DFNT

ABB IMRIO02

ABB CI853K01

ABB 3HAC055437-004

PROSOFT MVI56E-MNETR

ABB RDCU-02C

EMERSON PR6423/010-110+CON011

ABB 3BHB002751R0102

ABB 3BHB007209R0105

ABB 3BHB007211R0115

GR F650-B-C-J-F-2-G-5-HI-6H-E

ABB USC329AE01-1 3BHB002483R0001

EATON XV-102-D6-70TWRC-10

ABB PFPA201 3BSE022827R1

HIMA F3DIO20/802

GE IS200EPSMG2ADC

Rolls-Royce RRDI015

ABB 3BHE021951R0124

REXROTH MKD025B-144-KG1-UN

A-B 80026-044-06

DEIF IOM4.2

EATON XV-102-D6-70TWRC-10

EMERSON PR9376/010-011

SST SST-PB3-CLX-RLL

ABB IMRI002

ABB PHCBRC30000000

GE IS220PAICH1B

A-B 6180P-15BPXP

EMERSON SE4003S2B1

EMERSON PR6424/000-030+CON021

REXROTH MSK040C-0600-NN-M1-AG1-NNNN

HONEYWELL CC-TDOB01

REXROTH MSK071E-0300-NN-M1-UG1-NNNN

EMERSON PR6424/006-030+CON021

GE DS2020FEXAG4

EMERSON PR6424/001-000

REXROTH MHD093B-035-PG1-BA

ICS TRIPLEX T8110B

PROSOFT MVI56E-MCM

TRICONEX 3503E

TRICONEX 3806E

ICS TRIPLEX T8403

ICS TRIPLEX T8461C

ICS TRIPLEX T8461

ABB XVC769AE101

ABB UFC789AE101

BENTLY 3500/15 106M1079-0

ABB NRAI01

HONEYWELL 396352-01-4

ABB PPC907BE 3BHE024577R0101

BENTLY 125840-02

BENTLY 3500/40M 176449-01

BENTLY 3500/92 136180-01

BENTLY 3500/92 136188-02

BENTLY 3500/15 106M1079-0

BENTLY 3500/33 149986-01

BENTLY 3500/15-05-05-00

ABB DO880 3BSE028602R1

BENTLY 3500/92-02-01-00

BENTLY 3500/25-01-01-00

BENTLY 149992-01

BENTLY 3500/62

REXROTH SE311

ABB UFC765AE102 3BHE003604R0102

ABB PPC907BE 3BHE024577R0101

ABB UFC762AE101

HONEYWELL FC-TSDI-16UNI

WOODWARD 8440-1546

PROSOFT MVI56-PDPS