高压变频器在除尘系统的应用

魏立宇 张娟芝 王艳丽

【摘 要】高压变频器实现了对除尘风机的无极调速，满足了生产工艺过程对电机调速控制的要求，达到高效率和高质量的目的，可以大幅度的节约能源，降低成本。

【中图分类号】TN773.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0159-01

1.引言

在高炉出铁的过程中，出铁场会产生大量的灰尘、烟气以及一些有害物质，除尘系统将这些有害物质进行处理。根据炼铁工艺，高炉每天平均出铁12炉，在出完铁20---30分钟后，出铁场基本没有灰尘，烟气。安钢炼铁厂1号高炉除尘风机采用800KW电机拖动，除尘风机在生产过程中处于工频状态运行，风机启动后电机按额定转速运行，通过调节风门挡板的开度来调节风量，以满足生产工艺要求。除尘风机的使用率大约70%左右，造成大量的电能浪费，另外，由于风机直接启动振动大，而且启动电流约是额定电流的3—7倍，对电网，电机等冲击大，因此，对出铁场除尘风机进行高压变频技术改造。

2.变频改造

目前，主流的高压变频器产品主要有三种类型：（1）电流源型； （ 2 ）三电平型变频器；（3）单元串联多电平型变频器。目前在国内，基于低压 I G B T功率单元串联的高压变频器逐渐成为市场主流。单元串联多电平型变频器采用多个低压的功率单元串联实现高压，输入侧的降压变压器采用移相方式，可有效消除对电网的谐波污染，使其负载下的电网侧功率因数接近1，输出侧采用多电平正 弦PWM技术，可适用于任何电压的普通电机。另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机造成的损失，并且系统采用模块化设计，可迅速替换故障模块。

2.1 电机、变频器技术参数

（1）电机参数

型号

高压变频器主要由变频单元柜，变压器柜和旁路柜组成。在原高压配电室东侧新建长14米，宽10米，高5米的配电室。配电室内安装高压变频设备。

（1）变频单元柜保证整个调速系统的安全可靠运行。功率单元是高压变频调速系统的主体部分，电源电压及频率的改变在这里完成。功率单元的前端与变压器连接，接收变压器供给功率单元的电源，由具有相同结构和功能的多个功率单元串接成星型连接的三相高压电源，以该电源作为高压电动机的输入电源。串接后的三相高压电源，通过控制机的控制，可以实现频率及电压的改变，从而实现对高压电动机的调速。

（2）变压器柜是高压变频调速系统的供电中心。变压器柜是一台特殊结构的干式整流变压器，其原边通过旁路柜内的高压隔离开关与电网相连，而副边绕组则根据电压等级和变频功率单元的级数分为多组，与功率单元内的功率单元连接，为所有功率单元供电。变压器的多组副边绕组经过移相向功率单元供电后，可以构成几十到几百余脉冲系列的多级移相叠加的整流方式，这样可以大大改善网侧的电流波形，提高网侧的功率因数，无需任何功率因数补偿及谐波抑制装置便可将负载下的网侧的功率因数提高到0.95以上。

（3）旁路柜接收网侧的高压电源，通过输入高压隔离开关向变压器柜内的变压器的原边供电，同时，将功率柜内的功率单元输出的高压电源经高压隔离开关送至高压电机。在旁路柜内装有旁路高压隔离开关系统，以保证在变频调速系统出现故障时，用户设备仍可以工作。如图3所示：

QF：变频器输入侧的高压开关柜

KM1、KM2、KM3、KM4：高压变频器内置真空接触器

QS1、QS2：高压变频器内高压隔离开关

旁路柜通过KM3、KM4的控制，可自动或手动在变频状态和工频状态之间切换。变频状态下，KM3闭合，KM4断开，变频器控制电机；工频状态下，KM3断开，KM4闭合，在切换至工频带动电机。

3.改造后的效果：

3.1风机变频改造后，通过计算，节能在38%以上，改造具有显著的经济效益。

3.2采用变频调节后，避免了启动对电机的冲击，系统实现软启动，电机逐渐加速，基本上没有对电机的冲击，并且启动噪音小。由于启动缓慢，减轻了启动机械转矩对电机的机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。另外，转速的降低也相应地延长了许多零部件的寿命，特别是轴承的寿命。

3.3采用变频调节后，启动时间相应延长，电机启动电流大大降低，减少了对电网的冲击。

3.4采用变频调节后，降低了对电网质量的污染，电机网侧功率因素大于0 .9 5，并且变频器输入输出谐波含量非常低，不需要滤波器就可以达到国家标准要求。

3.5改善了工艺，降低了工作强度。由于变频器可以非常平滑稳定的调速，所以可以根据实际情况，调整电机的运行速度。另外，完善了变频器相应的保护及故障报警等功能，有远程控制箱，操作人员在配电室按动按钮即可启停电机，变频器的运行状况在远程控制箱有显示，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。