森兰双机热备高压变频器在焦化厂煤气鼓风机上的应用

希望森兰科技股份有限公司 张树林，吕海波山东盛阳集团 徐明伟，徐之超，孙爱红

森兰双机热备高压变频器在焦化厂煤气鼓风机上的应用

希望森兰科技股份有限公司 张树林，吕海波
山东盛阳集团 徐明伟，徐之超，孙爱红

本文主要介绍了森兰双机热备高压变频器在山东盛阳集团焦化厂煤气鼓风机上的应用，并从系统原理、性能、特点等方面做了总结。双机冗余系统为希望森兰在国内首创，大大提高了煤气鼓风机等关键风机运行的可靠性，具有极高的应用和推广价值。

双机；热备；自由切换；无扰动

1　前言

山东盛阳集团焦化厂煤气鼓风机属于焦化系统关键风机，对拖动该风机变频设备的可靠性和稳定性要求较高，非计划停机一次可造成焦化炉内隔热材料严重受损，炉内结焦，且会产生大量烟尘。当前环保要求越来越严格，严重的情况下会造成企业停产整顿，造成不可挽回的经济损失。在此基础上，森兰的技术专家团队在国内首创了双机热备高压变频器自动切换控制系统，经过现场的实际应用，证明该系统大大提高了煤气鼓风机运行的可靠性，具有广泛的应用推广价值，并产生可观的社会经济效益。

2　项目概况

山东盛阳集团有限公司成立于2010年3月。现已形成以煤焦化工、建筑陶瓷、镍铁合金、不锈钢材料、煤气供应和商业贸易为一体的多元化集团公司。目前，集团已初步形成年产焦炭170万吨、焦油7.85万吨、粗苯2.48万吨、硫铵2.2万吨、煤气7亿立方、铁合金70万吨、年产高档地板砖1246万平方、高档内墙砖1510万平方。年实现总产值60亿元，利税6.8亿元。

山东盛阳集团焦化厂3台煤气鼓风机采用两用一备共母管的运行方式，每台风机配置一台高压变频器实现工艺对风量的调节。变频器采用一拖一自动工频旁路配置方式。客户自行在工频回路中配置液阻软启动装置，期望提高系统可靠性。实际运行中如果某台设备出现故障，变频器切换至工频回路时，风机带载经液阻柜会再次经历一次启动过程。因液阻柜会产生一定的压降，风机转速会先下降一定幅度，然后快速提升至额定转速，在这个过程中会造成系统风量的急剧变化，风机震动大，风机轴承磨损严重。在液阻柜启动至额定转速切换瞬间电网会受到较大冲击，有时甚至无法完成切换，严重时将会造成上级断路器跳闸，对生产造成较大影响。

图1 改造前系统主回路原理图

改造前该系统存在如下缺点：

（1）系统冗余性较低，若出现断路器或其他设备故障时，系统只能停机。

（2）在变频与工频切换过程中，设备及电网将会受到冲击，严重时无法完成切换，风量波动大，严重影响生产。

（3）切换时对设备冲击大，严重影响风机、电机等设备的使用寿命。

3　双机热备系统主回路方案

为了改善设备的运行情况，增加煤气鼓风机的稳定性和提高系统的冗余，经过现场考察，确定采用森兰双机热备高压变频器双向自由切换系统，代替原来的系统运行方式。本次主要针对3台煤气鼓风机变频系统进行升级改造。系统原理图如图2所示。

图2 双机热备系统主回路原理图

考虑设备检修及供电冗余，两台变频器供电分别由10kV I段QF1和10kV II段QF2提供。

互锁及要求：

QS11、QS12、QS21、QS22为隔离刀闸，在系统中形成明显断点，提高检修安全性。非检修状态时，一直处于合闸位置。

QS11与KM11、QS12与KM12、QS21与KM21、QS22与KM22相互联锁。

KM11与KM12、KM21与KM22相互联锁。

合闸顺序：先合QF1/QF2，再合KM11/KM21，最后合KM12/ KM22。

分闸顺序：先分KM12/KM22，再分KM11/KM21，最后分QF1/QF2。

4　系统控制方案

本项目采用2台型号为SBH-100-500T2高压变频器，配置一台协调柜，接受来自DCS或协调柜本机触摸屏的控制信号。系统自动选择1号或者2号作为主机拖动电机运行，另一台高压变频器处于热备状态。当需要手动切换至备用机运行或1#机需要检修时，可自动切换至2#运行。

图3 系统控制原理图

双机热备技术方案的应用，属国内首创，具有以下特点：

（1） 采用协调柜对两台变频器进行协调控制，与现行其他方式的主从技术方案相比，系统冗余性更强，可靠性更高，切换速度更快。

（2） 协调系统与变频器之间采用高速通讯模块，与传统采用RS485、硬接线等技术方案相比，数据传输速度更快，抗干扰能力更强。

（3） 技术方案中无限流或均流作用器件，进一步提高系统可靠性。

（4） 双机热备技术真正从系统原理上实现了冗余，任何部件的损坏或异常，不影响系统正常运行。

（5）一键切换功能，使设备使用简单，避免因人为操作原因而导致的系统故障。

（6）切换过程毫秒级，整个切换过程平滑无冲击，负载无任何波动，可任意方向切换，不受切换次数等任何条件限制，是真正的无扰动双向自由投切，对生产无任何影响。

5　总结

因两台变频器的供电不在同一段上，输入相序不完全一致，在变频器切换过程中，对转速跟踪的速度要求较高，需要快速准确的跟踪。当1#变频器停止给电机供电，电机因惯性在定子端产生感应电，若2#变频器运行时不能快速准确地跟踪感应电的相序，切换瞬间将会造成冲击，严重时切换无法顺利完成。

森兰第三代SBH高压变频器双机热备系统具有精度高、速度快、能够自动识别电机旋转方向等特点。切换时间达毫秒级，该系统可大大增强系统可靠性，切换过程平滑无任何电气和机械冲击，对正常生产无任何影响，真正实现了双向自由切换的无扰动，可大大提高负载使用寿命，充分保证生产的连续稳定性，适合各行业关键性负载上的应用。