森蘭雙機(jī)熱備高壓變頻器在焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

希望森蘭科技股份有限公司 張樹林，呂海波山東盛陽(yáng)集團(tuán) 徐明偉，徐之超，孫愛紅

森蘭雙機(jī)熱備高壓變頻器在焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

希望森蘭科技股份有限公司 張樹林，呂海波
山東盛陽(yáng)集團(tuán) 徐明偉，徐之超，孫愛紅

本文主要介紹了森蘭雙機(jī)熱備高壓變頻器在山東盛陽(yáng)集團(tuán)焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，并從系統(tǒng)原理、性能、特點(diǎn)等方面做了總結(jié)。雙機(jī)冗余系統(tǒng)為希望森蘭在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，大大提高了煤氣鼓風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，具有極高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

雙機(jī)；熱備；自由切換；無(wú)擾動(dòng)

1　前言

山東盛陽(yáng)集團(tuán)焦化廠煤氣鼓風(fēng)機(jī)屬于焦化系統(tǒng)關(guān)鍵風(fēng)機(jī)，對(duì)拖動(dòng)該風(fēng)機(jī)變頻設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求較高，非計(jì)劃停機(jī)一次可造成焦化爐內(nèi)隔熱材料嚴(yán)重受損，爐內(nèi)結(jié)焦，且會(huì)產(chǎn)生大量煙塵。當(dāng)前環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，嚴(yán)重的情況下會(huì)造成企業(yè)停產(chǎn)整頓，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。在此基礎(chǔ)上，森蘭的技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)了雙機(jī)熱備高壓變頻器自動(dòng)切換控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用，證明該系統(tǒng)大大提高了煤氣鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，具有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值，并產(chǎn)生可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2　項(xiàng)目概況

山東盛陽(yáng)集團(tuán)有限公司成立于2010年3月?，F(xiàn)已形成以煤焦化工、建筑陶瓷、鎳鐵合金、不銹鋼材料、煤氣供應(yīng)和商業(yè)貿(mào)易為一體的多元化集團(tuán)公司。目前，集團(tuán)已初步形成年產(chǎn)焦炭170萬(wàn)噸、焦油7.85萬(wàn)噸、粗苯2.48萬(wàn)噸、硫銨2.2萬(wàn)噸、煤氣7億立方、鐵合金70萬(wàn)噸、年產(chǎn)高檔地板磚1246萬(wàn)平方、高檔內(nèi)墻磚1510萬(wàn)平方。年實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值60億元，利稅6.8億元。

山東盛陽(yáng)集團(tuán)焦化廠3臺(tái)煤氣鼓風(fēng)機(jī)采用兩用一備共母管的運(yùn)行方式，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)高壓變頻器實(shí)現(xiàn)工藝對(duì)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。變頻器采用一拖一自動(dòng)工頻旁路配置方式。客戶自行在工頻回路中配置液阻軟啟動(dòng)裝置，期望提高系統(tǒng)可靠性。實(shí)際運(yùn)行中如果某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，變頻器切換至工頻回路時(shí)，風(fēng)機(jī)帶載經(jīng)液阻柜會(huì)再次經(jīng)歷一次啟動(dòng)過(guò)程。因液阻柜會(huì)產(chǎn)生一定的壓降，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)先下降一定幅度，然后快速提升至額定轉(zhuǎn)速，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)造成系統(tǒng)風(fēng)量的急劇變化，風(fēng)機(jī)震動(dòng)大，風(fēng)機(jī)軸承磨損嚴(yán)重。在液阻柜啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速切換瞬間電網(wǎng)會(huì)受到較大沖擊，有時(shí)甚至無(wú)法完成切換，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)造成上級(jí)斷路器跳閘，對(duì)生產(chǎn)造成較大影響。

圖1 改造前系統(tǒng)主回路原理圖

改造前該系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)冗余性較低，若出現(xiàn)斷路器或其他設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)只能停機(jī)。

（2）在變頻與工頻切換過(guò)程中，設(shè)備及電網(wǎng)將會(huì)受到?jīng)_擊，嚴(yán)重時(shí)無(wú)法完成切換，風(fēng)量波動(dòng)大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

（3）切換時(shí)對(duì)設(shè)備沖擊大，嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)、電機(jī)等設(shè)備的使用壽命。

3　雙機(jī)熱備系統(tǒng)主回路方案

為了改善設(shè)備的運(yùn)行情況，增加煤氣鼓風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性和提高系統(tǒng)的冗余，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察，確定采用森蘭雙機(jī)熱備高壓變頻器雙向自由切換系統(tǒng)，代替原來(lái)的系統(tǒng)運(yùn)行方式。本次主要針對(duì)3臺(tái)煤氣鼓風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 雙機(jī)熱備系統(tǒng)主回路原理圖

考慮設(shè)備檢修及供電冗余，兩臺(tái)變頻器供電分別由10kV I段QF1和10kV II段QF2提供。

互鎖及要求：

QS11、QS12、QS21、QS22為隔離刀閘，在系統(tǒng)中形成明顯斷點(diǎn)，提高檢修安全性。非檢修狀態(tài)時(shí)，一直處于合閘位置。

QS11與KM11、QS12與KM12、QS21與KM21、QS22與KM22相互聯(lián)鎖。

KM11與KM12、KM21與KM22相互聯(lián)鎖。

合閘順序：先合QF1/QF2，再合KM11/KM21，最后合KM12/ KM22。

分閘順序：先分KM12/KM22，再分KM11/KM21，最后分QF1/QF2。

4　系統(tǒng)控制方案

本項(xiàng)目采用2臺(tái)型號(hào)為SBH-100-500T2高壓變頻器，配置一臺(tái)協(xié)調(diào)柜，接受來(lái)自DCS或協(xié)調(diào)柜本機(jī)觸摸屏的控制信號(hào)。系統(tǒng)自動(dòng)選擇1號(hào)或者2號(hào)作為主機(jī)拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，另一臺(tái)高壓變頻器處于熱備狀態(tài)。當(dāng)需要手動(dòng)切換至備用機(jī)運(yùn)行或1#機(jī)需要檢修時(shí)，可自動(dòng)切換至2#運(yùn)行。

圖3 系統(tǒng)控制原理圖

雙機(jī)熱備技術(shù)方案的應(yīng)用，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，具有以下特點(diǎn)：

（1） 采用協(xié)調(diào)柜對(duì)兩臺(tái)變頻器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，與現(xiàn)行其他方式的主從技術(shù)方案相比，系統(tǒng)冗余性更強(qiáng)，可靠性更高，切換速度更快。

（2） 協(xié)調(diào)系統(tǒng)與變頻器之間采用高速通訊模塊，與傳統(tǒng)采用RS485、硬接線等技術(shù)方案相比，數(shù)據(jù)傳輸速度更快，抗干擾能力更強(qiáng)。

（3） 技術(shù)方案中無(wú)限流或均流作用器件，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。

（4） 雙機(jī)熱備技術(shù)真正從系統(tǒng)原理上實(shí)現(xiàn)了冗余，任何部件的損壞或異常，不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（5）一鍵切換功能，使設(shè)備使用簡(jiǎn)單，避免因人為操作原因而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

（6）切換過(guò)程毫秒級(jí)，整個(gè)切換過(guò)程平滑無(wú)沖擊，負(fù)載無(wú)任何波動(dòng)，可任意方向切換，不受切換次數(shù)等任何條件限制，是真正的無(wú)擾動(dòng)雙向自由投切，對(duì)生產(chǎn)無(wú)任何影響。

5　總結(jié)

因兩臺(tái)變頻器的供電不在同一段上，輸入相序不完全一致，在變頻器切換過(guò)程中，對(duì)轉(zhuǎn)速跟蹤的速度要求較高，需要快速準(zhǔn)確的跟蹤。當(dāng)1#變頻器停止給電機(jī)供電，電機(jī)因慣性在定子端產(chǎn)生感應(yīng)電，若2#變頻器運(yùn)行時(shí)不能快速準(zhǔn)確地跟蹤感應(yīng)電的相序，切換瞬間將會(huì)造成沖擊，嚴(yán)重時(shí)切換無(wú)法順利完成。

森蘭第三代SBH高壓變頻器雙機(jī)熱備系統(tǒng)具有精度高、速度快、能夠自動(dòng)識(shí)別電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向等特點(diǎn)。切換時(shí)間達(dá)毫秒級(jí)，該系統(tǒng)可大大增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，切換過(guò)程平滑無(wú)任何電氣和機(jī)械沖擊，對(duì)正常生產(chǎn)無(wú)任何影響，真正實(shí)現(xiàn)了雙向自由切換的無(wú)擾動(dòng)，可大大提高負(fù)載使用壽命，充分保證生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定性，適合各行業(yè)關(guān)鍵性負(fù)載上的應(yīng)用。