车间降温设备_三晶变频器在风机、水泵上的应用工业自动化海上风

        目前正在进行的海上风电招投标将为我国未来海上风电发展打下坚实基础。到底什么类型的风机适合海上风力发电，成为业内专家讨论的热门，而各家企业也有自己不同的答案。

        据悉，目前，国内风机种类大概可分为三类：直驱风机、双馈风机、半直驱风机。其中直驱风机代表企业为金风科技，双馈风机代表企业为华锐风电，半直驱风机很多企业均有涉及，但还没有成为市场主流。专家表示：“和陆上风电一样，海上风电仍将上演直驱风机、双馈风机对决。

        据金风科技技术职员先容：“直驱风机、双馈风机、半直驱风机最大区别就是有无齿轮箱。齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机组中属易过载和过早损坏率较高的部件，因此齿轮箱的存在也成为制约风力发电机组发展的因素之一。”

   ,换气负压风机;     从上个世纪末开始，以德国Ｅｎｅｒｃｏｎ公司为首的风电机组制造商推出了一系列无齿轮箱直驱式风力发电系统。风机叶轮直接驱动多级同步发电机的转子发电，免往齿轮箱这一传统部件。发电机采用高磁能积的永磁材料作为磁极，省往了励磁绕组产生的损耗。这就是目前直驱的机型。而双馈风力发电机是通过叶轮将风能转变为机风轮转动惯量，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并进电网。

        据悉，双馈式发电机必须配备一个齿轮箱，与其它产业齿轮箱相比，由于风电齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内，其本身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载等都有重要影响。由于是机械部件，齿轮箱也是损坏率最高的部件，导致双馈机型系统运行的可靠性和寿命大打折扣，运营维护本钱升高。目前，陆上风机每年需进行１２次三类保养及巡检，两次二类保养，一次一类维护。维护职员需要爬上塔筒，进进机舱进行操纵。将这项维护工作从陆地移到海上，其难度可想而知，后续维护本钱开支更大。假如不维护，根据国外经验，题目将会在风机运行３－５年后集中爆发。比如双馈电机中滑环和电刷之间轻易产生碳粉，假如不清理，将会引起电机尽缘或短路。而直驱电机由于舍弃了齿轮箱，减少了机械磨损和能量损失，有效避免了这一题目。

        金风科技董事长武钢向记者表示：“假如海上风电设备出现题目，企业需要大吨位的拖船将每台５０－６０吨的风机拆卸后运回陆地进行维修，然后再运回海上进行安装，不仅费时费力，还需要不菲的维修本钱。一套流程下来，电场投资企业的利润将损失殆尽。”

        正是技术路线的不同，导致市场更为看好金风科技在海上风电领域的市场占有率。固然我国首座大型海上风电场上海东海大桥１００兆瓦海上风电场技术均采用双馈机型，但这并不代表双馈机型对直趋机型有相对上风。业内专家表示：“从欧洲来看，技术更替趋势却很明显。比如全球风电巨头ＧＥ公司本来拥有３．６兆瓦双馈风机技术，但目前已经逐渐放弃该产品，转而推出更适合海上风电场的永磁直驱电机产品。”

        华锐风电一维护职员告诉记者，固然理论上说，直驱永磁风电机具有较多双馈风机无法具备的特点，但其技术还还是非常成熟。因此目前因技术成熟而占主流的双馈风电机在海上风电行业还具有一定上风，未来到底何种技术主导海上风电市场，“鹿死谁手”仍未可知。

        值得一提的是，永磁直驱技术是我国具有自主知识产权的产品。

一、引言

　　2008年7月，西钢团体对120T转炉二期工程高压变频器项目进行了公然招标，广州智光电气股份有限公司的ZINVERT变频器中标。120T转炉二期工程中，包括一次除尘、二次除尘和连铸二冷及喷淋泵共四套高压变频装置和三套手动旁路柜，本文具体介绍ZINVERT在除尘风机上的应用效果。

二、电动机参数

　　2.1一次除尘电动机

　　型号：YBPT630-4 工作电压：6KV

　　额定功率：1250KW 防护等级：IP44

　　额定转速：1486rpm 功率因数：0.87

　　额定电流：125.8A

　　负载类型：风机 2台

　　2.2二次除尘电动机

　　型号：YKK500-6 工作电压：6KV

　　额定功率：630KW 防护等级：IP44

　　额定转速：993rpm 功率因数：0.84

　　额定电流：76.37A

　　负载类型：风机 1台

　　2.3连铸二冷及喷淋泵电动机

　　型号：Y400-4 工作电压：6KV

　　额定功率：355KW 防护等级：IP44

　　额定转速：2977rpm 功率因数：0.899

　　额定电流：32.2A

三、变频设备

　　3.1高压变频调速产品原理

　　ZINVERT系列只能高压变频调速系统采用功率单元串联技术，直接输出3KV、6KV、10KV电压，属高-高电压源型变频器。采用功率单元串联解决了器件耐压题目，同时同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加，进步输出电压谐波性能、降低输出电压的dv/dt;通过电流多重化技术降低输进侧谐波，减小对电网的谐波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA为核心，配合数据采集、单元控制和光纤通讯回路以及内置的PLC构成系统控制部分。

　　ZINVERT系列智能高压变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜组成。

　　采用功率单元堆波技术，将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压，见图6。由于各功率单元的输出电压波形在叠加前已经过移相处理，所以叠加后的输出波形质量好，不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动等。

四、一次接线及二次保护

　　当K1、K2分，K3合时，系统运行在工频状态，断路器保护配置为电动机保护，ZINVERT系统的控制系统配置过流、过压、欠压、失速、过负荷等保护。

　　当K1、K2合，K3分时，系统运行在变频状态，由于变频输进侧为整流移相变压器，因此断路器保护配置为变压器保护，ZINVERT系统的变压器配置温控保护，配置缺相、过压、过流、速断、过负荷保护。

五、ZINVERT型智能高压变频调速成套系统的技术特点

　　1、功率因数高、谐波污染小、体积小、效率高

　　2、抗电压波动能力更强，掉电自动恢复功能

　　3、专有核心“STT”技术，旋转负载直接启动

　　4、主回路专利技术与三重保护功能的高压输出突发短路“SCP”防护技术

　　5、答应掉电时间最长（60秒）的高压变频调速系统,塑料水帘，掉电恢复后无冲击启动

　　6、多回路供电技术，无电源敏感性

　　7、高可靠性EMC设计，超级看门狗技术保证系统运行稳定性

　　8、采用预充电电路，保护器件、工变频进线开关保护无需变化

　　9、系统无高压可调式控制功能，具有单元直流电压与电容老化检测功能

　　10、加、减速自适应功能使ZINVERT成为相同容量配置的加减速最快的国产高压变频器

　　11、完整的工频/变频自动互切技术

　　12、完整的保护配置功能与专业微机保护技术

　　13、独特结构设计，散热效果好，设备环境适应能力强

六、高压变频器的应用与分析

　　多年多例证实，风机变频调速远比工频运行风门调节具有诸多的优点。

　　1、 全年长时间无故障连续运转，除往检验、停产设备停机，进步设备作业率。

　　2、 变频用具有完善的多项保护功能，确保电动机正常运转。

　　3、 根据转炉冶炼三个周期中烟尘量的大小通过变频调速，环保节能。

　　4、 减少机械设备维护

　　5、 节能效果

　　比照工频调节风门，年运行时间为8400小时，四档调速分别人额定转速的100%、85%、60%、30%，运行时间比例为25%、25%、15%、35%.已知风量与转速成正比，风压与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ??-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ??-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ??-⑶

　　一次除尘风机功率1250KW，额定转速rpm，功率因数0.87，风机有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%时P100%=1087.5KW

　　85%时 P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%时 P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%时 P30=1087.5＊0.027=29.3625

　　功率均匀值P=1087.5＊25%+667.725＊25%+234.9＊15%+29.3625＊35%=484.32KW

　　节电比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 电费单价0.52元/度

　　全年节点用度为1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除尘风机功率630KW，额定转速rpm，功率因数，相同的算法可得全年节电用度1281983元。两台风机全年节约电费2634460+1281983=3916443元，即全年仅电费一项可节约390万元。

七、结束语

　　ZINVERT在西钢一炼钢厂120吨转炉二期工程除尘风机上的应用是成功的，节能效果明显，同时节省大量的人力物力，减轻了维修职员的劳动强度，社会效益明显，高压变频器必将在更广泛的领域得到应用与推广。