車間降溫設備_三晶變頻器在風機、水泵上的應用工業自動化海上風

        目前正在進行的海上風電招投標將為我國未來海上風電發展打下堅實基礎。到底什么類型的風機適合海上風力發電，成為業內專家討論的熱門，而各家企業也有自己不同的答案。

        據悉，目前，國內風機種類大概可分為三類：直驅風機、雙饋風機、半直驅風機。其中直驅風機代表企業為金風科技，雙饋風機代表企業為華銳風電，半直驅風機很多企業均有涉及，但還沒有成為市場主流。專家表示：“和陸上風電一樣，海上風電仍將上演直驅風機、雙饋風機對決。

        據金風科技技術職員先容：“直驅風機、雙饋風機、半直驅風機最大區別就是有無齒輪箱。齒輪箱是目前在兆瓦級風力發電機組中屬易過載和過早損壞率較高的部件，因此齒輪箱的存在也成為制約風力發電機組發展的因素之一�！�

   ,換氣負壓風機;     從上個世紀末開始，以德國Ｅｎｅｒｃｏｎ公司為首的風電機組制造商推出了一系列無齒輪箱直驅式風力發電系統。風機葉輪直接驅動多級同步發電機的轉子發電，免往齒輪箱這一傳統部件。發電機采用高磁能積的永磁材料作為磁極，省往了勵磁繞組產生的損耗。這就是目前直驅的機型。而雙饋風力發電機是通過葉輪將風能轉變為機風輪轉動慣量，通過主軸傳動鏈，經過齒輪箱增速到異步發電機的轉速后，通過勵磁變流器勵磁而將發電機的定子電能并進電網。

        據悉，雙饋式發電機必須配備一個齒輪箱，與其它產業齒輪箱相比，由于風電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米高的狹小機艙內，其本身的體積和重量對機艙、塔架、基礎、機組風載等都有重要影響。由于是機械部件，齒輪箱也是損壞率最高的部件，導致雙饋機型系統運行的可靠性和壽命大打折扣，運營維護本錢升高。目前，陸上風機每年需進行１２次三類保養及巡檢，兩次二類保養，一次一類維護。維護職員需要爬上塔筒，進進機艙進行操縱。將這項維護工作從陸地移到海上，其難度可想而知，后續維護本錢開支更大。假如不維護，根據國外經驗，題目將會在風機運行３－５年后集中爆發。比如雙饋電機中滑環和電刷之間輕易產生碳粉，假如不清理，將會引起電機盡緣或短路。而直驅電機由于舍棄了齒輪箱，減少了機械磨損和能量損失，有效避免了這一題目。

        金風科技董事長武鋼向記者表示：“假如海上風電設備出現題目，企業需要大噸位的拖船將每臺５０－６０噸的風機拆卸后運回陸地進行維修，然后再運回海上進行安裝，不僅費時費力，還需要不菲的維修本錢。一套流程下來，電場投資企業的利潤將損失殆盡�！�

        正是技術路線的不同，導致市場更為看好金風科技在海上風電領域的市場占有率。固然我國首座大型海上風電場上海東海大橋１００兆瓦海上風電場技術均采用雙饋機型，但這并不代表雙饋機型對直趨機型有相對上風。業內專家表示：“從歐洲來看，技術更替趨勢卻很明顯。比如全球風電巨頭ＧＥ公司本來擁有３．６兆瓦雙饋風機技術，但目前已經逐漸放棄該產品，轉而推出更適合海上風電場的永磁直驅電機產品。”

        華銳風電一維護職員告訴記者，固然理論上說，直驅永磁風電機具有較多雙饋風機無法具備的特點，但其技術還還是非常成熟。因此目前因技術成熟而占主流的雙饋風電機在海上風電行業還具有一定上風，未來到底何種技術主導海上風電市場，“鹿死誰手”仍未可知。

        值得一提的是，永磁直驅技術是我國具有自主知識產權的產品。

一、引言

　　2008年7月，西鋼團體對120T轉爐二期工程高壓變頻器項目進行了公然招標，廣州智光電氣股份有限公司的ZINVERT變頻器中標。120T轉爐二期工程中，包括一次除塵、二次除塵和連鑄二冷及噴淋泵共四套高壓變頻裝置和三套手動旁路柜，本文具體介紹ZINVERT在除塵風機上的應用效果。

二、電動機參數

　　2.1一次除塵電動機

　　型號：YBPT630-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：1250KW 防護等級：IP44

　　額定轉速：1486rpm 功率因數：0.87

　　額定電流：125.8A

　　負載類型：風機 2臺

　　2.2二次除塵電動機

　　型號：YKK500-6 工作電壓：6KV

　　額定功率：630KW 防護等級：IP44

　　額定轉速：993rpm 功率因數：0.84

　　額定電流：76.37A

　　負載類型：風機 1臺

　　2.3連鑄二冷及噴淋泵電動機

　　型號：Y400-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：355KW 防護等級：IP44

　　額定轉速：2977rpm 功率因數：0.899

　　額定電流：32.2A

三、變頻設備

　　3.1高壓變頻調速產品原理

　　ZINVERT系列只能高壓變頻調速系統采用功率單元串聯技術，直接輸出3KV、6KV、10KV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。采用功率單元串聯解決了器件耐壓題目，同時同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進行疊加，進步輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt;通過電流多重化技術降低輸進側諧波，減小對電網的諧波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA為核心，配合數據采集、單元控制和光纖通訊回路以及內置的PLC構成系統控制部分。

　　ZINVERT系列智能高壓變頻調速成套系統整體結構上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成。

　　采用功率單元堆波技術，將多個功率單元的輸出電壓串聯疊加直接形成高壓，見圖6。由于各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經過移相處理，所以疊加后的輸出波形質量好，不存在諧波引起的電動機附加發熱和轉矩脈動等。

四、一次接線及二次保護

　　當K1、K2分，K3合時，系統運行在工頻狀態，斷路器保護配置為電動機保護，ZINVERT系統的控制系統配置過流、過壓、欠壓、失速、過負荷等保護。

　　當K1、K2合，K3分時，系統運行在變頻狀態，由于變頻輸進側為整流移相變壓器，因此斷路器保護配置為變壓器保護，ZINVERT系統的變壓器配置溫控保護，配置缺相、過壓、過流、速斷、過負荷保護。

五、ZINVERT型智能高壓變頻調速成套系統的技術特點

　　1、功率因數高、諧波污染小、體積小、效率高

　　2、抗電壓波動能力更強，掉電自動恢復功能

　　3、專有核心“STT”技術，旋轉負載直接啟動

　　4、主回路專利技術與三重保護功能的高壓輸出突發短路“SCP”防護技術

　　5、答應掉電時間最長（60秒）的高壓變頻調速系統,塑料水簾，掉電恢復后無沖擊啟動

　　6、多回路供電技術，無電源敏感性

　　7、高可靠性EMC設計，超級看門狗技術保證系統運行穩定性

　　8、采用預充電電路，保護器件、工變頻進線開關保護無需變化

　　9、系統無高壓可調式控制功能，具有單元直流電壓與電容老化檢測功能

　　10、加、減速自適應功能使ZINVERT成為相同容量配置的加減速最快的國產高壓變頻器

　　11、完整的工頻/變頻自動互切技術

　　12、完整的保護配置功能與專業微機保護技術

　　13、獨特結構設計，散熱效果好，設備環境適應能力強

六、高壓變頻器的應用與分析

　　多年多例證實，風機變頻調速遠比工頻運行風門調節具有諸多的優點。

　　1、 全年長時間無故障連續運轉，除往檢驗、停產設備停機，進步設備作業率。

　　2、 變頻用具有完善的多項保護功能，確保電動機正常運轉。

　　3、 根據轉爐冶煉三個周期中煙塵量的大小通過變頻調速，環保節能。

　　4、 減少機械設備維護

　　5、 節能效果

　　比照工頻調節風門，年運行時間為8400小時，四檔調速分別人額定轉速的100%、85%、60%、30%，運行時間比例為25%、25%、15%、35%.已知風量與轉速成正比，風壓與轉速平方成正比，軸功率與轉速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ??-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ??-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ??-⑶

　　一次除塵風機功率1250KW，額定轉速rpm，功率因數0.87，風機有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%時P100%=1087.5KW

　　85%時 P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%時 P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%時 P30=1087.5＊0.027=29.3625

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

　　節電比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 電費單價0.52元/度

　　全年節點用度為1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除塵風機功率630KW，額定轉速rpm，功率因數，相同的算法可得全年節電用度1281983元。兩臺風機全年節約電費2634460+1281983=3916443元，即全年僅電費一項可節約390萬元。

七、結束語

　　ZINVERT在西鋼一煉鋼廠120噸轉爐二期工程除塵風機上的應用是成功的，節能效果明顯，同時節省大量的人力物力，減輕了維修職員的勞動強度，社會效益明顯，高壓變頻器必將在更廣泛的領域得到應用與推廣。