鋒速達通風降溫系統
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廠房降溫設備高壓變頻器在4#除塵風機中的應風機運行中電力和風力
三鋼煉鋼廠原有15t氧氣頂吹轉爐三座，采用“三吹三”方式，轉爐吹煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高、含有易燃氣體和金屬顆粒，按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297一1996），對煙氣必須冷卻、凈化，由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收工程中備用。因此，每座轉爐需配有一套除塵工程，除塵工程采用二級文氏管煙塵凈化方式，煙道直徑Φ1.7m,煙氣輸送管線820mm，風機型號AI850，電機功率630KW/6KV。由于轉爐周期性間斷吹氧，為滿足節能和環保要求,要求風機在整個煉鋼工作周期內變速運行，吹氧時高速運行，不吹氧時低速運行。2000年初，煉鋼廠對三座轉爐進行擴容改造，將風機移至地面，采用液力偶合器調速，高速2700r/min（設計2900r/min），低速1200r/min。經過一段時間的運行，發現液力偶合器技術存在著局限性，主要表現在：
1、調速范圍在30%～90%之間，轉速不穩定；而且低速1200r/min仍然偏高，造成能源浪費，高速運行時，液力偶合器有時失速，轉爐爐口冒煙；
2、液力偶合器需經常更換軸承，造成轉爐停產，不能滿足連續生產的需要。
3、電動機的效率低，損耗大，尤其低速運行時，效率極低；
4、調節精度低、線性度差，響應慢；
5、啟動電流仍比較大，影響電網穩定；
6、液力偶合器故障時，無法切換至工頻旁路運行，必須停機檢修；
7、漏油嚴重，對環境污染大，地面被油污蝕嚴重；
鑒于液力偶合器存在上述眾多問題，因此在2001年，煉鋼新上一座30t轉爐時決定不再使用液力偶合器調速，改用高壓變頻器為新轉爐風機進行調速。
2、高壓變頻器技術要求及改造方案
除塵風機是除塵凈化工程的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產，造成巨大的經濟損失，還有可能威脅到現場生產人員的人身安全；另外，調速工程工作的環境比較惡劣；同時轉爐又周期性間斷吹氧；所以，和除塵風機配套的高壓調速工程，要求具有極高的可靠性�；谝陨瞎ぷ魈攸c，對變頻調速工程的主要要求如下：
1、要求變頻器要有高可靠性，長期運行無故障。
2、要求變頻器有旁路功能，一旦出現故障，可使電機切換到工頻運行。
3、調速范圍要大，效率要高。
4、具有邏輯控制能力，可以自動按照吹氧周期升降速。
5、有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，讓風機不喘震。
經過多方調研、比較，最后決定采用北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器，通過雙方技術人員的合作，共同制定了4#轉爐除塵風機的變頻改造方案，改造方案如下：
2.1 設備配置
KM：變頻器供電的高壓真空斷路器
KG1、KG2、KG3：高壓變頻器內置真空接觸器，由廠家提供
BPQ：HARSVERT-A06/076變頻器
DJ：630KW/6KV異步電動機。
KM為原有高壓真空開關。
DJ保留原有異步電機
要求可以遠程和本機控制。風機高速運行時，如果變頻器出現嚴重故障，變頻器自動停機。遠程控制時，通過操作臺工頻/變頻旋鈕把電機切換到工頻電網運行，當吹煉周期結束后，檢修變頻器。變頻器檢修完畢后，通過把操作臺工頻/變頻旋鈕打到變頻位置，返回變頻調速狀態。本機控制時，通過變頻器控制柜工頻/變頻旋鈕把電機切換到工頻電網運行，當吹煉周期結束后，檢修變頻器。變頻器檢修完畢后，通過把變頻器工頻/變頻旋鈕打到變頻位置，返回變頻調速狀態。
2.2 電機及風機參數
1）電機參數： 2）風機參數：
型 號： Y4004-2 型號：AI850
額定功率： 630KW 進氣容積流量：850m3/min(混合煤氣)
額定電壓： 6KV 壓力增加值： 2600mmH2O
額定頻率： 50Hz 進氣溫度： 35℃
額定電流： 73A 主軸轉速： 2975rpm
額定效率： 92.5% 額定功率因數：0.89
額定轉速： 2970rpm 軸功率： 500kw
2.3 除塵風機工藝要求
1）吹煉工藝周期
A到B為兌鐵加廢鋼時間,約1分鐘。
B到C為風機升速時間，暫定1分鐘，可以調節。
C到D為吹氧時間，約14分鐘。
D點風機開始減速，暫定3分鐘，可以調節。
D到E為倒爐測溫取樣時間，約2分鐘。
E到F為出鋼時間，約2分鐘。
F到G為濺渣時間，約3分鐘。
整個吹煉工藝周期約26分鐘，其中高速時間（C到D）12分鐘。高速定為45Hz,可以調節；低速定為20Hz,可以調節。
2）變頻器和現場接口
在B點，將爐前、爐后和氧氣流量信號送到4#爐電磁站PLC電氣站，通過用戶程序處理后，輸出到繼電器，由繼電器提供一對閉合節點（繼電器吸合時，變頻器高速運轉；繼電器釋放時，變頻器低速運行），當在爐前操作并有氧流量時，繼電器吸合，變頻器開始從低速向高速升速，在C點現場操作工進行吹煉。在D點，準備出鋼，爐前工轉換開關轉到爐后或沒有吹煉的時間超過15分鐘，繼電器釋放，變頻器開始降速，降速時間不作具體要求，但在減速過程中如果需要提速，變頻器應能滿足提速要求。爐前、爐后和氧氣流量信號組合圖PLC程序如下圖所示。
程序控制說明：爐前操作吹煉時，接點M20.1和M2.0通，將置位復位觸發器RS置位，此時Q20.2有輸出，同時由Q20.2輸出驅動中間繼電器，從而由繼電器接點送給高壓變頻器高低速信號（繼電器通為高速，斷為低速）；當爐前工轉換開關轉到爐后或沒有吹煉的時間超過15分鐘時，T44或T45或M20.2通，置位復位觸發器RS復位，Q20.2沒有輸出，繼電器釋放，變頻器降速。
3）變頻器技術指標
輸入電壓：三相交流有效值 6.3KV±10%
輸入頻率：50±5Hz
輸出電壓：三相正弦波電壓0-6KV
輸出頻率：0-50Hz
頻率分辨率：0.01HZ
加速時間：可按工藝要求設定
減速時問：可按工藝要求設定
頻率設定方式：高低兩級速度，可在0-50Hz范圍內調整
故障診斷及檢測：自動檢測，自動定位
網側功率因素：0.95（高速時）
過載保護：120%l分鐘（每10分鐘）、150%立即保護
防護等級：IP20
環境溫度：0-40℃
環境濕度：90%,無凝結
海拔高度：1000米以下
3、高壓變頻器調速工程
3.1 監控和操作
除塵風機在不吹煉時，只需要很低的轉速，根本不需要滿負荷運轉。利用高壓變頻器根據實際需要對除塵風機進行變頻運行，既保證和改善了工藝，又達到節能降耗的目的和效果。
采用高壓變頻調速工程對除塵風機進行高壓變頻改造具體實現過程如下：變頻器操作可以在本機控制，也可以遠程操作。變頻器包括一臺內置的PLC，用于柜體內開關信號的邏輯處理，以及與現場各種操作信號和狀態信號(如RS485)的協調，并且可以根據用戶的需要擴展控制開關量，增強了工程的靈活性。變頻器也可由控制室的上位機或操作臺進行操作，吹煉時（B到D），變頻器高速運行，不吹煉時，變頻器低速運行�？梢愿鶕r需要自由設定，完全可以滿足工藝要求。變頻調速風機控制工程圖如下：
現場操作人員可以通過上位機或操作臺對變頻器進行遠程操作并監控變頻器運行狀態。
上位機：可以通過上位機進行遠程監控，一方面便于用戶隨時了解設備運行情況，另一方面，也利于設備的遠程診斷和維護，故障問題可以及時得到解決。
操作臺：可以通過操作臺對變頻器進行簡單的遠程操作，包括：工頻/變頻切換。
3.2 高壓變頻調速工程原理
HARSVERT高壓變頻調速工程采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串并聯而成，從而由各組低壓疊加而產生需要的高壓輸出，它對電網諧波污染小，輸入電流諧波畸變小于4%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸入功率因數高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數補償裝置；輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機，630kW/6kV變頻工程共有21個功率單元，每7個功率單元串連構成一相。其工程結構和配置圖如圖（a）、（b）：其工程工作原理如下：
（1）功率單元
每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法，實現多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。
單元旁路功能：當某個功率模塊發生故障時自動旁路運行，變頻裝置不停機，但需降額使用，即在每個功率單元輸出端之間并聯旁路電路，當功率單
風力發電機組需要持續監測的電力參數包括電網三相電壓、發電機輸出的三相電流、電網頻率、發電機功率因數等。這些參數無論風力發電機組是處于并網狀態還是脫網狀態都被監測，用于判斷風力發電機組的起動條件、工作狀態及故障情況，還用于統計風力發電機組的有功功率、無功功率和總發電量。此外，還根據電力參數，主要是發電機有功功率和功率因數來確定補償電容的投入與切出。
1．電壓測量
電壓測量主要檢測以下故障：
(1)電網沖擊 相電壓超過450V 0.2s。
(2)過電壓 相電壓超過433V 50s。
(3)低電壓 相電壓低于329V 50s。
(4)電網電壓跌落 相電壓低于260V 0.1s。
(5)相序故障。
對電壓故障要求反應較快。在主電路中設有過電壓保護，其動作設定值可參考沖擊電壓整定保護值。發生電壓故障時風力發電機組必須退出電網，一般采取正常停機，而后根據情況進行處理。
電壓測量值經平均值算法處理后可用于計算機組的功率和發電量的計算。
2．電流測量
關于電流的故障有：
(1)電流跌落 0.1s內一相電流跌落80%�！�
(2)三相不對稱 三相中有一相電流與其他兩相相差過大，相電流相差25%，或在平均電流低于50A時，相電流相差50%�！�
(3)晶閘管故障 軟起動期間，某相電流大于額定電流或者觸發脈沖發出后電流連續0.1s為0。
對電流故障同樣要求反應迅速。通常控制工程帶有兩個電流保護即電流短路保護和過電流保護。電流短路保護采用斷路器，動作電流按照發電機內部相間短路電流整定，動作時間。0～0.5s。過電流保護由軟件控制，動作電流按照額定電流的2倍整定，動作時間1～3s。電流測量值經平均值算法處理后與電壓、功率因數合成為有功功率、無功功率及其他電力參數。
電流是風力發電機組并網時需要持續監視的參量，如果切人電流小于允許極限，則晶閘管導通角不再增大，當電流開始下降后，導通角逐漸打開直至完全開啟。并網期間，通過電流測量可檢測發電機或晶閘管的短路及三相電流不平衡信號。如果三相電流不平衡超出允許范圍，控制工程將發出故障停機指令，風力發電機組退出電網。
3．頻率
電網頻率被持續測量。測量值經平均值算法處理與電網上、下限頻率進行比較，超出時風力發電機組退出電網�！�
電網頻率直接影響發電機的同步轉速，進而影響發電機的瞬時出力。
4．功率因數
功率因數通過分別測量電壓相角和電流相角獲得，經過移相補償算法和平均值算法處理后，用于統計發電機有功功率和無功功率。
由于無功功率導致電網的電流增加，線損增大，且占用工程容量。因而送人電網的功率，感性無功分量越少越好，一般要求功率因數保持在0.95以上。為此，風力發電機組使用了電容器補償無功功率。考慮到風力發電機組的輸出功率常在大范圍內變化，補償電容器一般按不同容量分成若干組，根據發電機輸出功率的大小來投入與切出。
這種方式投入補償電容時，可能造成過補償。此時會向電網輸入容性無功。
電容補償并未改變發電機運行狀況。補償后，發電機接觸器上電流應大于主接觸器電流�！�
(二)風力參數監測
1．風速
風速通過機艙外的數字式風速儀測得。計算機每秒采集一次來自于風速儀的風速數據；每10min計算一次平均值，用于判別起動風速(風速 v>3m/s時，起動小發電機，v>8m/s起動大發電機)和停機風速(v>25m/s)。安裝在機艙頂上的風速儀處于風輪的下風向，本身并不精確，一般不用來產生功率曲線。
2．風向
風向標安裝在機艙頂部兩側，主要測量風向與機艙中心線的偏差角。一般采用兩個風向標，以便互相校驗，排除可能產生的誤信號。控制器根據風向信號，起動偏航工程。當兩個風向標不一致時，偏航會自動中斷。當風速低于3m/s時，偏航工程不會起動。
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