高低压风机变频节能改造关键技术专项方案.doc
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1、 襄汾县某钢铁集团有限公司高低压风机变频节能改造技术方案编 制: X X X 审 核: 日 期: 年 月 日目 录第一章 公司简介2第二章 行业背景分析3第三章 系统方案4一、现场工况分析 4二、设备选型 5三、方案阐述 8第四章 节能直接效益分析 13第五章 使用变频器间接效益 17第六章 现场安装与环境规定 18第七章 CHH100系列变频器简介 23一、英威腾高压变频器原理简介 23二、高压变频器基本功能 28三、英威腾高压变频技术优势 31四、英威腾变频技术优势 33第八章 CHF100A系列变频器简介36第九章 质量保证及服务承诺 37第一章 公司简介深圳市英威腾电气股份有限公司,立
2、足电气传动、工业控制领域,为全球顾客提供专业化产品和服务,在深交所A股上市,股票代码:002334。现设有国内办事处30各种,海外办事处2个,拥有海内外经销合伙伙伴上百家,顾客遍及全球50各种国家和地区。当前英威腾重要产品有高、中、低压通用及各行业专用变频器、交流伺服系统、制动单元、能量回馈单元等。产品在市政、建材、塑胶、油田、机械、化工、冶金、纺织、印刷、机床、矿山等行业广泛应用。英威腾是国家级高新技术公司,拥有深圳市唯一“变频器工程技术研究开发中心”。英威腾变频器产品涉及低压CHA/CHV/CHE/CHF/各行业专用系列、中压660V/1140V系列、高压CHH(3KV/6KV/10KV)
3、系列等,功率范畴涵盖0.48000kW,满足不同行业不同场合各种变频控制应用需求。成熟矢量控制技术、各行业专用变频控制技术掌握以及国际领先四象限控制技术突破使英威腾发展持续领先,成为中华人民共和国变频器行业领导者。高性能交流伺服系统开发与成功应用标志着英威腾向运动控制领域拓展与延伸。 英威腾大楼 研发部门 测试部门 生产车间第二章 行业背景分析一、节能改造背景据世界经济记录年鉴和中华人民共和国记录年鉴发布数据测算,国内耗能原则比其她发达国要高出几倍能源。导致这种成果因素有两个:一是国内能源消费构造不合理,其中产业能源消费占78.3%,而发达国家仅占30%40%。二是国内重要工业产品能耗比世界先
4、进水平高出30%90%。大量能源消耗既导致了经济上极大挥霍,同步也因严重环境污染而导致了极大社会问题。节能减排已成为摆在国内面前亟待解决实际问题,同步也成为了政府当前重要工作之一。因而要解决资源战略问题,必要大力开展能源节约与资源综合运用。依照国家关于规划,电机系统节能是国家发改委启动十大重点节能工程之一。国家发展规划规定,当前应推广变频调速节能技术,即风机、水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能办法,工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术。二、变频行业简介此前变频器,由可控硅整流,可控硅逆变等器件构成,缺陷诸多,谐波大,对电网和电机均有影响。近年来,随着电力技术发展,变频调速技术日臻完善
5、,发展起来某些新型器件将变化这一现状,如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它们构成变频器,性能优秀,可以实现PWM逆变,甚至是PWM整流。不但具备谐波小,功率因数也有很大限度提高,已经取代了挡板和阀门调节方式。其稳定安全运营性能、简朴以便操作方式、以及完善功能,将使变频最后达到高效率运营目。 随着变频技术不断成熟,变频器在各个领域得到了广泛应用。变频器应用上巨大节能潜力和优良调速性能,使得它具备强劲发展动力和辽阔市场空间。当前,变频技术已经成为电力传动领域热门话题之一,对于大容量风机、水泵、空压机等系统进行变频改造已成为一种趋势,它为使用大功率传动装备公司和行业带来了很大节能效益。三、冶金行
6、业能耗简介冶金行业在国内经济中所处地位非常重要,且都是规模较大,效益明显,持续、高效式地生产流程性公司。生产过程已经高度自动化,生产现场有大量现场设备需要进行控制。冶金行业电力消耗重要来自于烧结、炼铁、炼钢和轧钢设备中应用各种电动辅机,涉及引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵、煤气鼓风机、烧结风机、高炉风机、轧机、开卷机、卷曲机等。由于钢铁生产流程中大量采用水泵、鼓风机和除尘风机常规设计为不断机运营,流量过剩时采用流体循环或放空耗能办法,节电潜力很大。冶金行业使用变频器节电效果较为明显,节电率普通在 15%-60%。普通由交流异步电机驱动。这些设备调速范畴比较宽,对工艺、环保影响比较大。初
7、期大某些冶金行业风机、水泵设备不调速,直接采用工频供电,定速驱动,通过调节风门与阀门来控制风量与给水量,同样把能量都白白地挥霍了。如果采用高压变频器进行变频调速,则可以节约大量电能,给公司带来效益。第三章 系统方案一、现场工况分析1. 负载设备参数烧结风机匹配电机型号YR560-4额定功率1120KW额定电压10KV额定电流77A额定转速1480功率因数0.85数量1用 1 备电费原则048全年运营天数260-300天日运营时间24H风门或阀门开度65%电机实际运营电流65A炉前除尘风机匹配电机型号YR560-4额定功率800KW额定电压10KV额定电流576A额定转速995功率因数0.85数
8、量1用电费原则048全年运营天数4-6个月日运营时间24H风门或阀门开度70%电机实际运营电流45A上料除尘风机匹配电机型号(产地、日期)Y315-4匹配电机型号(产地、日期)132KW额定电流235A额定电压380V运营电流190A风门或阀门开度100%2、负载设备工况分析n 烧结风机项目分析:烧结车间是为炼铁高炉准备铁矿石前道工序,是炼钢过程中一种重要构成某些。压碎铁矿石通过一种高温焙烧炉(1,300到1,500摄氏度),在那里铁矿石形成块状,称为“烧结矿”。烧结鼓风机是烧结生产重要设备之一。其风压、风量变化,对烧结生产影响很大,此外,其电耗普通占整个生产线l/3左右。因而,合理地控制主引
9、风机运营状态,对烧结生产合理控制以及大量减少生产电耗有重要意义。 对于高质量烧结矿生产过程来说,核心是要控制好焙烧炉内气流和气压。为适应生产,当前只有靠人工进行变化烧结鼓风机风门开度来满足烧结生产过程需要气流和气压,导致烧结矿质量不稳定。这样就有也许浮现大量生料,成品率和工序能耗等指标都难以达到良好指标。这在过去几乎成了一种统一模式,存在着诸多弊端:n 除尘风机项目分析:在高炉炼铁过程中,不可避免会产生大量烟气、灰尘,也具有相称一某些有害物质,对这些烟气、灰尘进行解决,为此炼铁工艺设备中必不可少一种设备就是除尘风机。在高炉炼铁生产过程中,风机风量与风压裕度以及在生产过程中绝大某些时间都不是满负
10、荷,同步由于炼铁过程并不是持续不断,而是周期性间断变化,系统所需求风量也随之变化,导致风机运营工况点与设计高效点相偏离,从而使风机运营效率大幅度下降。 u 在阀门调节过程中会带来一系列问题: 采用风机定速运营,阀门调节节流损失大、管网损失严重、系统效率低,导致能源挥霍。 这主线无法随时动态跟踪工艺进行风量调节以满足最佳工艺规定。 长期6085%左右阀门开度,加速阀门自身磨损,导致阀门控制特性变差。 设备使用寿命短、寻常维护量大、维修成本高、导致各种资源极大挥霍。 管网压力过高威胁系统设备密封性能,严重时导致阀门泄漏,不能关严等状况发生。 工频启动时启动电流大,对电网冲击很大,启动后电机满负荷运
11、营,很难停机,导致设备使用寿命缩短,寻常维护量大,维修成本高,且故障率高。鉴于存在以上诸多问题,解决上述问题重要手段之一是采用变频调速控制技术。运用变频器对风机电机进行变频控制,实现流量压力变负荷调节。因而,采用变频调速控制改造是非常有价值。二、设备选型 1、变频器配备依照现场额定参数和实际运营工况,再结合我公司CHH100系列高压变频器在其他工程地应用状况,我公司为其改造设备配备如下变频器,其重要地参数如下:项目变频器型号额定功率额定电压额定电流变频器数量拖动方式烧结风机CHH100-1120-101120KW10KV79A1台手动一拖二炉前除尘风机CHH100-0800-10800KW10
12、KV57A1台手动一拖一上料除尘风机CHF100A-132G-4132KW380V240A1台手动一拖一CHF100A-132G-4其他重要辅助器件配备表名称型号规格数量备注变频柜订做1个断路器400A(电流)1个接触器380A(380V或是220V)2个输入电抗器290A(电流) 0.04mH(电感)1个采用其一,建议采用电抗器输入滤波器NFI-2501个输出电抗器290A(电流) 0.008mH(电感)1个采用其一,建议采用电抗器输出滤波器NF0-2501个输入线和输出线150mm(铜芯)若干2、变频器切换方式阐明n 烧结风机和炉前除尘风机项目:为了保证设备运营可靠性,规定在实行变频改造时
13、,保存工频运营回路,即增长工频/变频旁路切换柜,使系统既可切换到工频运营,又可切换到变频运营,变频器偶尔浮现故障需要检修时,系统可继续工频运营,不致导致生产中断。我公司提供CHH100变频器拖动控制方案有几种供顾客选取,其分别为手动切换方案、隔离自动切换方案和自动切换方案。 手动、隔离自动、自动切换柜原理图如上图,是典型切换柜配备。其中QS1、QS2、QS3是手动刀闸开关;K1、K2、K3是真空接触器。u 烧结风机项目依照现场额定参数和实际运营工况,再结合我公司CHH100系列高压变频器在其他工程应用状况,本项目CHH100系列变频器配备切换控制旁路系统建议采用一拖二手动方案,变频与工频可以手
14、动切换,其电气主回路原理如下图所示: 高压变频一拖二手动切换旁路系统图 变频器由顾客开关、一拖二手动切换旁路柜、CHH100系列高压变频器、高压电机构成。 一拖二手动切换旁路柜是由六个刀闸QS1、QS2、QS3、QS4 、QS5、QS6构成。 该柜严格按照“五防”联锁规定设计,完全可以保证变频调速系统安全运营。QS3与QS2具备闭锁功能,不能同步闭合;QS6与QS5具备闭锁功能,不能同步闭合;QS1与QS4具备闭锁功能,不能同步闭合;QS2与QS5具备闭锁功能,不能同步闭合。 采用以上主回路方案,可以实现如下几种运营方式:、以变频方式运营电机1时:由QF1、QS1、QS2构成。、以工频方式运营
15、电机2时:由QF1、QS3构成。、以变频方式运营电机1时:由QF2、QS4、QS6构成。、以工频方式运营电机2时:由QF2、QS6构成。该种方案适于现场一用一备负载,当一台电机浮现异常时,另一台电机可以自动启动,保证现场稳定生产。u 炉前除尘风机项目依照现场额定参数和实际运营工况,再结合我公司CHH100系列高压变频器在其他工程应用状况,本项目CHH100系列变频器配备切换控制旁路系统建议采用一拖一手动方案,变频与工频可以手动切换,其一次系统如下图所示: CHH100系列高压变频一拖一手动切换控制图变频调速系统由顾客开关、一拖一手动切换旁路柜、CHH100系列高压变频器、高压电机构成。一拖一手
16、动切换旁路柜是由三个高压隔离开关QS1、QS2、QS3构成。手动旁路柜严格按照“五防”联锁规定设计,变频器输出QS2和旁路高压隔离开关QS3机械闭锁,完全可以保证变频调速系统安全运营。(1) 在变频运营状况下,QS1、QS2闭合,QS3断开。如需切换至工频运营时(故障),系统先停止变频器输出,断开顾客开关,再由机械操作依次断开QS1、QS2,然后机械操作闭合QS3,使电机切换至工频侧,再合上顾客开关,使电机工频运营(软起动);(2) 在工频旁路运营状况下QS3闭合,QS1、QS2断开。如需手动切换至变频运营时,系统先断开顾客开关,由机械操作断开QS3,然后由机械操作依次闭合QS1、QS2,使电
17、机切换至变频侧,再合上顾客开关,可设立变频器自动检测电机运营相位和频率,在没有电流冲击状况下,电机投入变频运营。n 上料除尘风机项目依照客户现场上料除尘风机配备特作如下变频改造方案: 变频器控制系统示意图 变频调速系统由顾客开关、变频柜、CHF100A变频器、电机构成。变频柜是由一种开关(QM)和两个接触器KM1、KM2及相应其他重要辅助器件构成。变频路柜严格按照“五防”联锁规定设计,变频器输出接触器KM1和旁路接触器KM2电气互锁,完全可以保证变频调速系统安全运营。三、方案阐述1、变频器控制方式n 烧结风机和炉前除尘风机项目:控制系统采用数字微解决器(DSP)控制,具备就地监控方式和远方监控
18、方式(DCS远程控制),两种功能可以在操作面板设定。在就地监控方式下,通过变频装置上触摸屏显示速度、电流、电压等参数,可进行就地启动、停止变频装置,调节转速、频率,实时修改配备有关参数,就地控制窗口采用中文操作界面,功能设定、参数设定等均采用中文。CHH系列高压变频调速系统标配有丰富I/O端口:3路模仿量输入、4路模仿量输出、16路开关量输入、8路继电器输出、1路高速脉冲输入、1路高速脉冲输出;并且所有I/O端口都是可编程端子。顾客可以以便使用这些端口搭建自己应用系统,同步也保证系统具备良好可扩充性。可以通过硬接线方式与DCS接口,也可以通过RS485通讯接口与DCS进行通讯。直接在DCS对变
19、频调速系统进行监控。详细在详细设计阶段依照顾客规定拟定。如下给出普通常规采用远程控制箱进行控制方案,仅供顾客参照, 详细控制方式依照实际状况协商拟定。详情见下:通过变频器手动切换旁路柜进行手动切换拖动相应负载,采用现场远程操作箱平台进行变频器起停启动、停止、调节电机转速。直接在远程监控室上安装操作箱,该方案改造以便,不需要改动DCS系统,只需要将本来采用节流控制阀门全打开,通过操作箱平台进行调节电机转速来控制该流量。 远程控制箱材料明细表编号名称规格数量备注1箱体待定1PCS2频率数字显示屏ZN-D48(频率)1 PCS可按顾客配备波形显示表。3电流数字显示屏ZN-D48(电流)1 PCS4批
20、示灯AD37-DS6 PCS5转换开关LW39B-16D1 PCS6急停按钮LA37-E1S5411 PCS7按钮LA37-E1A112 PCS8接线端子排25P以上1 PCS注:1、内部不需要连接线,要进出线孔,器件材料可不按照上图规定型号选取.但要达到该功能,在箱里加多接线端子排。备置十几米内部连接线。2、CHH100系列高压变频器输入电流谐波不大于2%,输入电压谐波不大于3%,输出电流谐波不大于3%,输出电压谐波不大于2%,符合IEEE 519 1992及中华人民共和国供电部门对电压失真最严格规定,高于国标GB14549-93对谐波失真规定。建议不需要安装谐波检测仪,如顾客需要,则此外增
21、长成本配备。 控制线路配备图n 上料除尘风机项目1)上料除尘风机上装设变频系统(如上图)。2)设立远程控制和就地控制两种方式。3)并且所有I/O端口都是可编程端子,顾客可以以便使用这些端口搭建自己应用系统,同步也保证系统具备良好可扩充性。详细在详细设计阶段依照顾客规定拟定。4)可以通过硬接线方式与DCS接口,也可以通过RS484通讯接口与DCS进行MODBUS通讯合同控制通讯,采用现场DCS系统平台进行变频器起停启动、停止、调节电机转速。该方案需要改动DCS系统。不同顾客DCS系统各有差别,采用DCS控制需要顾客自己修改增长该控制,我司只能提供I/O硬接线端口。详细顾客接口将在技术合同或详细设
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