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节约能源改造及改进计划措施

时间:2022-10-29 09:45:02 来源:学生联盟网

摘要:焦化厂热扎中心泵站,使用节能设备,装设变频器,进行调控。当供电系统发生故障,系统电压过低或瞬间停电,变频器停止工作;在另一受电加装直流电源供给变频器电源,使其不受电压影响而继续工作。

Abstract: The pump station in the hot rolling centre of the Coking and Chemistry Plant has used energy-efficient equipments installed with a frequency transformer. Once the electricity supplying system goes wrong, the frequency transformer will stop working due to voltage below level or temporary power failure. A direct current source should be supplied to the electricity receiver to make the frequency transformer work on regardless of the influence of voltage level.

关键词:节约能源;改造;措施

Key words: energy conservation;reform;measures

中图分类号:TF70 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0212-02

0引言

目前,由于通化钢铁集团有限责任公司大量使用风扇、鼓风机和泵类负载,引用高压变频器进行调控。由于传统采用挡板和阀门来调节风速和流量,不但增加负载,也造成能源浪费。为了节能重要性,焦化厂和热轧中心泵站应用先进工艺变频技术进行调速控制系统。

1变频器构成、原理及保养

1.1 变频器的构成变频器的构成:变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元及其微处理器构成。

1.2 变频器的原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用,将工频电源变换为另一频率电能控制装置。主要采用交-直-交方式,先把工频交流电源通过整流器,转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率,电压均可控制交流电源以供给电动机。变频器电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制器四个部分组成。整流部分分为三相桥式,不可控整流器,逆变部分分为IGBT三相桥式逆变器,且输出PWM波形,中间直流环节为滤波,直流储能和缓冲无功功率。如图1

输入侧由移相变压器给每个单元供电,每个单元都承受全部电机电流。1/10相电压,1/30输出功率。30个单元在变压器上都有自由独立的三相输出绕组,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘,二次绕组采用三角形接法,目的是实现多重化,降低输入电流谐波成分。30个二次绕组分成三相,相差20度。

输出侧由每个单元UV输出端子相互攒连而成星形接法给电机供电,通过对每个单元PWM波形进行重组,可得到阶梯PWM波形,正弦度好,dV/dt小,可减少对电机和电缆的损坏,无需输出波形器,可以使出电缆很长,电机不需降额使用。同时电机谐波损耗大大减小,消除了由此引起机械振动,减小轴承和叶片机械应力控制器核心由16位单片机和工控PC机协同运算实现,操作中全中文WINDOWS操作界面,同时可以监控运行情况。

1.3 变频器控制运行方式变频器控制焦炉风机,为——拖——控制,旁路开关柜用于I/变频切换K1、K2和K3为三个高压隔离开关,要求K2、K3不能同时闭合。在机械上实现闭锁。K1和K2闭合,K3断开,风机为变频运行;K3闭合,K1和K2断开,风机为工频运行。运行方式如图2。

1.4 变频器设置环境和维修保养

1.4.1 自然环境。①环境温度:一般-10°-+40°或45°。此外在进行定期保养维修时,还应及时清扫控制柜空气过滤器和检查冷却风扇释放正常工作。②环境湿度:当空气湿度较大会引起经书腐蚀,采取措施保证不出沉结露。③振动:振动式变频内电子元件产生应力或为故障原因、安装防震橡胶等措施。④对环境空气要求:变频器本体应该设置无腐蚀气体和无易燃易爆气体,没有油滴或水滴溅到以及尘埃和铁粉较少场所。

1.4.2 电气环境。当变频器设置状态不当,以及电源系统和周边设备噪音处理方式不当时,也会造成变频器误动和故障,造成变频器异常或故障。外部因素主要有设置环境不当,外部干扰信号影响以及供电电源异常等。下面针对这些因素分别应该注意事项及需要采取对策。

①设置环境:变频器内部含有大量IC芯片和半导体元器件,属于精密电子装置,因此在设置安装后,必须严格遵守厂家对环境温度、湿度、振动,以及空气清洁度等环境条件要求,否则可能出现故障。②外部噪音影响:在变频器工作过程中和变频器处于同一控制柜内,其他设备以及与变频器接在同一供电电源上其他设备产生噪音信号将会通过辐射和电源线传到等方式进入变频器,并有可能引起变频器跳闸甚至烧毁变频器,虽然在进行变频器设计时,对变频器本身已采取各种抗干扰措施,并通过微电子产品其抗干扰能力有一定限度,在使用过程中仍然有必要采取措施,以达到抑制进入变频器内部噪音,保证变频器正常工作目的。

为了达到较少外部噪音对变频器影响目的,通常可以采取以下措施:

①在电磁接触器、辅助继电器、电气控制器等带有内部线圈设备旁边以并联方式接入浪涌吸收器,以达到抑制这些设备在进行开关时产生浪涌电流目的。②对于模拟信号和采用集电极开路输出方式顺序控制电路等低压电路,除了采取和主电路分别布线措施之外,还应使用屏蔽线和双绞线并遵守变频器布线进行布线。③接地线应可能使用较粗电缆,并按照要求与接地线连接。变频器接地端应尽量避免与电动机、变压器等共用同一地线。在必须使用同一地线时,也应在布线方面将双方至接地点连线分开。

在变频器的输入端插入噪音滤波器和交流电抗器,以抑制来自电源噪音的侵入。

1.5 电源异常电源异常的原因包括以下几种:①由电源波形畸变带来控制电路误动作。采取措施:变频器或整流器共用同一电源时,可在输入端分别插入交流电电抗器措施,从而达到减少电源电压波形畸变目的。②因为遭受雷击或电源变压器开闭时,浪涌电压等造成半导体开关器件损坏。采取措施:将浪涌吸收电路接为星形连接,并将中性点接地,以防止变频器出现对地电位过电压现象。③由于电源电压不足,缺相或停电而造成电路误动作。

采取措施:将门极脉冲移位措施来抑制电流或采用增加变频器输出频率方式,使其脱离电力回馈区域,以达到抑制整流电路电流增加目的。

1.6 维修保养时准则①由于内部大电容作用,在切断变频器电源之后,与充电电容有关部分仍有残存电压,在充电指示灯熄灭之前,不应触摸有关部分。②不要任意改变初始值设定,如改了,希望恢复初始值,进行初始操作。③在新的高频器控制电路中使用CMOS芯片。用手指直接触摸电路板时,将可能使这些芯片因静电作用而遭到破坏,所以充分加以注意。④在通电状态下不允许进行改变接线和拔插插头等操作。⑤在变频器工作过程中,不允许对电路保护进行检查,这是因为在连接测试仪表时所出现噪音以及误操作有可能带来变频器故障。⑥必须保证变频器接地端子可靠接地。⑦不允许进行电压耐压实验。⑧在检修控制电路连线时,不应该利用万用表蜂鸣功能。

1.7 变频器运转情况变频器运转随着电机加速。提高变频和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下。用工频电源直接起动时,起动电流为6-7倍。因此,将产生机械电器上冲击,变频器平滑起动(启动时间变长),启动电流为额定电流1.2-1.5倍,启动转矩为70%-120%额定转矩。启动转矩在100%以上,可以带全负载启动。

电机启动时将流过和容量相对应启动电流,电机定子侧变压器产生电压降,电机容量大时,此压降影响在同一变压器上变压器将作出欠压或瞬停判断,因而有时保护功能(IPE)动作,造成停止运转。在供电系统发生故障时,系统电压过低或瞬间停电时,变频器会停止工作,这样给生产造成几百万损失。

1.8 在出现异常或故障情况下采用必要措施在系统停电时,在另一受电流过增设一台MMPII:-50/220-20供给变频器直流电源,这样在系统发生故障时,变频器不能受到电压影响而继续工作,这种低电压保护装置安装势在必行。

2直流系统

2.1 直流系统构成直流系统由充电模块、蓄电池、监控和配电单元构成。

2.2 系统特点主监控采用320×240LCD中英文菜单显示,触摸屏操作。监控系统采用模块化技术式结构,多CPU分布式控制,内部通过RS485总线连接。配量电池巡检侧每节电池电压,绝缘监测单元可监控母线及支路绝缘情况。主监控提供RS232/RS485接口,内置RTU、CDT、MODBUS三种通讯协议,可供变电所自动化系统连接。

2.3 技术参数交流输入:380V±20%,50HZ±10%;输出电压:90V-143V任意设定;输出电流:20A;模块限流:10%-110% 任意设定;电池管理:自动;人机界面:320×240点阵LCD中英显示,触摸屏操作;通讯接口:支持RS2322和RS485通讯模式,支持CDT451_91和MODBUS通讯约定。

2.4 功能监测整流模块的输出电流和故障状态;当模块有故障时监控系统发出声光报警信号,并重新均分模块负载。

本地或远端控制模块开/关机,自动控制电池充电均浮充转换,本地或远端连续设置模块输出电压、限流值。

监测各直流馈电输出电压、电流,各馈出输出开关状态、熔断器转状态、绝缘状态和降压模块状态,当发生异常情况是发出报警。

监测电池电压及充发电电流。当市电中断由电池维持向负载供电时,电池电压降至低压值,监控模块发出声光报警。当市电恢复后,监控系统可对电流进行自动均衡充电管理。蓄电池长期处于浮充状态,为保养电池,没隔一定时间按,进行异常均衡充电。

支持电池巡检,单体电池监测具有过压、欠压和差压报警功能,准确查找故障电池。

支持每线分段支路绝缘监测、支路绝缘阻值过低报警。

采用标准通讯协议RS485或RS484窜行通讯接口。支持1200BPS、2400BPS、4800BPS、9600BPS波特率,可方便与电力系统对接,实现电流系统遥信、遥测、遥控、遥调功能。

监控系统对重要故障信息提供六组继电器常开触点输出,用户自行设定故障内容。

3节能效益

该系统生产配置电机额定电流为9.5A,根据其他生产线实际运行情况运行电流55A,变频器高速运行45Hz时,电流为45A左右,在20Hz低速运行时,电流为15A左右,一天风机高速运行时间占41%,无停机时间。

P变=1.732×6.3(45×0.98+15×0.98×60%)=288.72KW

PT=1.732×6.3×55×0.86=516.12

节电率=PT-P变/PI=516.12-288.72/516.12=227.40/516.12=44%

维护方面:原旧除尘风机在运行过程中,经常造成风机和电机损坏,维护工作量大,机修费高,采用变频器调节后,减少了机械磨损,保证风机正常运行,减少维护工作人员和维修费用。经过使用变频器和直流电源近五年了,调节风机转速,进而调节风机风量,满足焦炉生产工艺需要,工作强度大大降低,既节能运行又可靠优点。

除尘风机风量经常需要根据工艺需要变化,采用变频器拖动可以在0~50Hz范围内任意调速。调速精度高,可保持在0.1~0.01Hz范围内工作,实现除尘系统自动化控制。

4结语

高压变频器在通钢焦化厂热轧中心泵站调速改造中应用保护顺利进行取得显著节能效果,节约节能率达44%。同时减少维护量,提高经济效益,保证生产顺利进行,提高设备作业率。