变频器改造技术方案一拖一(福建鸿山热电厂)

变频改造技术方案（福建鸿山热电厂变频改造）广东明阳龙源电力电子有限公司2007年9月19日变频改造技术方案一、概述变频调速技术是当代最先进的调速技术，它不仅能够为我们提供舒适的工艺条件，满足用户的使用要求，更重要的是这项技术应用在风机、泵类等具有平方转矩特性的负载时，可以节约大量的能量，最大节能率可以达到60％～75％。

因此应用此项技术进行节能改造将会有非常明显的经济意义，同时它也具有优良的环境意义和优异的速度调节性能。

根据变频调速技术原理，变频调速设备用在电力、冶金、矿山、供水等行业将会大有前途，可以取代一些相对落后的调速方案，最大限度地提高企业的经济效益。

二、水泵配套电机技术参数及实际运行参数表1：凝结泵配套电机主要技术参数三、变频改造技术方案对于变频改造项目来说，应从实际出发，根据系统的要求，全面考虑，综合比较。

首先是必须保证变频调速装置的可靠、稳定运行。

其次是节能降耗和技改投资的回收。

再次是尽可能避免更换原有电机，减少系统的变动。

最后，变频调速装置尽可能安装在现成的厂房、机房或控制室等建筑内，避免增加土建工程。

采用变频器对凝升泵进行控制的目的：改善工艺过程，提高控制性能，减轻水泵起停，延长设备的使用寿命，减少维修量。

保持水泵出口阀门最大，通过改变变频器的输出频率（电机速度）来调节流量，以节约原来通过改变阀门开度调节流量时浪费在阀门上的能源；通过变频器实现水位闭环控制，保持水位的恒定。

从改善工艺过程和控制性能，节能降耗、减小变频调速装置对电网污染的角度出发，根据现场的具体水泵负载情况，建议选用以下配置的变频器。

表2：系统所配置的变频器1、变频改造一次接线原理图及配置采用广东明阳龙源电力电子有限公司的高压大功率变频器进行改造后，电气系统一次原理示意图如下图1所示。

6kV电源经变频装置进线刀闸QS2到高压变频装置，变频装置输出经出线刀闸QS3送至电动机；6kV电源还可经旁路刀闸QS1直接起动电动机。

进线刀闸QS2和旁路刀闸QS3的作用是：一旦变频装置出现故障，即可马上手动断开进线刀闸QS2和出线刀闸QS3，将变频装置隔离。

手动合旁路刀闸QS1，在工频电源下起动电机运行。

旁路柜进出线刀闸QS2、QS3和旁路刀闸QS1之间装设机械闭锁装置，旁路柜系统满足“五防”联锁要求。

图1 变频改造方案示意图主要配置为：1)控制柜一台；2)模块柜一台；3)变压器柜一台；4)旁路柜两台；2、变频器外形尺寸及接口定义根据风机技术参数，结合我公司产品技术特点，我公司提供的高压变频器的外形图如（附图一）所示。

变频器与用户的接口定义如附件2－1和附件2－2所示3、变频器安装要求空间要求：变频器需安装在室内，室内高度不小于4M，室内需作简单的防尘处理。

地基要求：变频器的进出电缆为下进下出方式，所以需在变频器底部设置电缆沟。

接地要求：变频器需要两个接地点，一个为柜体安全地，直接连接到变频器底座上。

另外一个为控制电气地，需要与安全地分开，以保证变频器电气免受干扰，接到电阻均应≤4Ω。

4、变频器主要技术参数我公司的MLVERT—D06/2800.A型高压变频器采用新型的IGBT功率器件，全数字化微机控制，可适配各种通用的三相异步电动机，主要技术参数如下：表3：MLVERT—D06/2800.A变频器主要技术参数5、MLVERT—D06系列变频器原理介绍MLVERT-D06系列高压大功率变频器的原理结构如图2所示。

电网送来的三相6KV交流电，经移相变压器，由其副边每相的6个二次线圈电压逐个移相10°，供电给6个功率单元(如图2所示)，三相共18个功率单元，形成Y联结结构。

控制IGBT的通断，即可在A、B两点之间得到PWM波形，6个功率单元相叠加进行波形合成，可输出高压正弦波给感应电动机。

N＋25＋25＋25＋15＋15＋15＋5＋5＋5-5-5-5-15-15-15-25-25-25集成一体式变压器图2 6kV单元串联式多电平中压变频器主电路结构图每个功率单元的额定电压为577V，相邻功率单元的输出联接起来，使得变频器的额定相电压为3462V，线电压为6kV。

每个功率单元由一体化的移相变压器的副边线圈分别供电。

为了降低输入谐波电流，移相变压器实行多重化设计，18套副边绕组，采用延边三角形联结，分为6个不同的相位组，互差10°电角度。

功率单元是一个三相输入单相输出的电压型变频器(如图3所示)，移相变压器副边输出的577V三相交流电经功率单元的三相二极管整流桥整流后，经滤波电容形成平直的直流电，再经由4个IGBT构成的H型单相逆变桥，实行PWM控制，在其输出端形成电压在577V以下可变、频率在50Hz以下可调的交流电，每个单元中有4种不同的开关组合，即V1和V4同时导通，则输出正的直流母线电压+U；V2和V3同时导通，则输出负的直流母线电压-U；V1和V3同时导通或V2和V4同时导通，输出电压为0。

由此可见，4种不同的开关状态，输出了3种不同的电压，即+U、O和-U。

在每个功率单元的PWM控制下，每相6个功率单元串联叠加，共有13种电平即O、±U、±2U、±3U、±4U、±5U、±6U。

对应的线电压，则有21种电平。

而一般的变频器，其输出电压的电平数只有2种或3种，因为输出电压的电平数越多，变频器的输出电压波形就越接近正弦波，这就使得该变频器的输出电压波形非常接近正弦波。

这一优点是其它任何类型的变频器无法比拟的。

图3 功率单元结构图6、MLVERT—D06系列变频器性能特点1)MLVERT—D06系列变频器为高—高结构，6kV直接输出，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式，输出相电压至少为13电平，线电压至少为21电平；2)系统一体化设计，包括输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，用户只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。

整套系统在出厂前已经进行整体测试；3)54脉波整流输入符合并优于IEEE519～1992及GB/T14519～93标准对电压失真和电流失真最严格的要求；4)在20～100%的负载变化情况内达到或超过0.96的功率因数(无需功率因数补偿装置)；5)无需滤波器。

变频器可直接输出正弦电流、电压波形，对电机没有特殊的要求，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。

具有软起动功能，没有电机启动冲击引起的电网电压下跌，可确保电机安全、长期运行；6)变频装置输出波形不会引起电机的谐振，转矩脉动小于0.1%。

可避免风机喘振现象。

变频器有共振点频率跳跃功能；7)变频装置对输出电缆长度无任何要求，电机不会受到共模电压和dv/dt的影响；8)变频器对电网电压波动有极强的适应能力，在±10%范围内变频器能满载工作，在30%的电压下降情况下变频器能继续运行而不跳闸(降载运行)，40%的电压下降可以短时运行，电网瞬时失电5个周期可满载运行不跳闸，轻载时时间更长；9)变频器的功率单元为模块化设计，可以从机架上抽出，移动和更换，所有单元可以互换，更换单元不须专用工具，更换一个单元的时间一般小于8分钟，大大减少了现场维修更换功率单元的时间。

10)控制系统采用全数字微机控制，具有自诊断功能；11)内置S7-200系列PLC，在现场实现外部逻辑控制时，非常方便。

增大了系统可调范围，提高了系统运行的灵活性；可以根据生产要求灵活设定压力变化点, 满足生产的要求。

12)变频器功率单元和主控系统通讯采用光纤连接，具有很高的通信速率和抗干扰能力，安全性好；13)控制系统能在线检测变频器电流、输出电流、频率、电机转速等；14)过载能力为120%/1min，完全满足泵类和风机类负载要求；15)调速范围：0-100%连续可调；16)加/减速时间0.1～3000 秒(根据负载情况可设定)；17)输出频率0～60Hz(根据电机情况可设定)；18)环境温度为0～+40 C，95%相对湿度，海拔1000米以下；19)变频器抗地震能力为7级，振动0.5G；20)临界速度可跳过(共3组，可任意设定)；21)采用中文显示和操作，直观、清楚，便于学习，容易掌握。

触摸屏可随时显示变频器的工况、工作参数及故障类型和故障点，便于分析和查找。

7、MLVERT—D06系列变频器控制接口1)4路4～20mA或0～10V模拟量输入2)4路4～20mA模拟量输出或0～10V用以输出电机电流和频率等指示信号(可程序修改)3)8点开关量无源输入：起动、停止、复位等4)8点开关量无源输出：变频器就绪、运行、故障等。

5)变频器带有RS485通讯接口和以太网接口，可以将输出频率、输出电流等参数通过通讯接口传送至PLC或DCS具体变频器接口清单见附件48、MLVERT—D06系列变频器保护1)输入变压器带浪涌吸收保护2)每个功率单元带三相输入熔断器保护3)变频装置有过电压、过电流、欠电压、缺相、变频器过载、变频器过热、电机过载、输出接地、输出短路等保护功能4)变频装置有隔离变压器的各种保护9、改造后实现的功能1)软起动和软停机功能。

采用变频调速装置后，风机、水泵起动时可以从0转/分逐渐平稳的升到所需转数，减少了启动冲击和机械摩擦、震动，改善了凝升泵的启动特性，延长电动机使用寿命。

2)改善了生产工艺。

由水位变送器提供的4～20mA反馈信号，通过PID除氧器水位自动调节系统，控制变频输出，自动保持除氧器水位保持稳定。

由于变频器的调速平滑，控制精度高，所以水位波动范围很小，能充分满足现场工艺要求，同时减少了工人对挡板、阀门调节的工作量和随机性。

3)接受DCS调控、启动、停止、手动/自动切换等命令，并能显示设备状态、运行参数、故障诊断等。

操作简便，易于观察。

如运行频率，电流，开环或闭环运行状态等；具有完善、灵敏的故障检测、诊断、报警、跳闸等功能，保证电机始终安全运行。

4)节能，降低成本。

投入变频装置后，凝升泵的阀门处于全开位置，节流损失降到零；由于节流损失的降低，轻载时实现节能运行。

四、安装环境环境温度0-40℃湿度小于90％（不结露）海拔高度1000m振动不高于0.5g安装地点户内（通风、散热良好）五、供货清单单套变频装置供货范围细化清单（表4）单套变频装置内使用的主要进口件清单（表四）五、节能分析1．节能原理我们这里将采用变频控制和阀门调节两者方式的节能效果进行对比。

从效率方面看，采用阀门调节的风机，随着流量的减小，水泵的效率下降比较快，而采用变频调节的方式，可以保证风机始终在高效区范围运行，由此在同样的流量条件下，采用变频调速的效率比阀门调节的方式效率高。

由流体力学可知：流量Q与转速n的一次方成正比，风压H与转速n的平方成正比，轴功率Ps与转速n的立方成正比。