西門子GH180型中壓變頻器在加熱爐鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

王龍

摘 要：在我廠大檢修中，芳烴裝置加熱爐鼓風(fēng)機(jī)16-K-03實(shí)現(xiàn)了由工頻改變頻的成功改造，改變了以往能耗大、經(jīng)濟(jì)效益差、易造成設(shè)備損壞等諸多問題。西門子SINAMIC GH180系列變頻器堪稱完美無諧波變頻器，其具有較低的運(yùn)行成本、精確地過程控制、低維護(hù)成本、高生產(chǎn)效率、高可靠性、直觀的人機(jī)交流界面等多方面優(yōu)勢。本文從變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理、調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)、變頻改造的意義等方面為大家呈現(xiàn)16-K-03工頻改變頻的成功案例，為今后同類變頻器改造提供了借鑒范例。

關(guān)鍵詞：變頻器 調(diào)試 運(yùn)行 節(jié)能

一、西門子GH180型高壓變頻器組成結(jié)構(gòu)及工作原理

高壓變頻器旁路柜和變頻器柜組成，變頻器柜由輸入部分、變壓器部分、單元部分、輸出部分、控制部分組成。

變壓器的原邊繞組采用星形接法，而副邊有多個(gè)繞組，采用延邊三角形接法，輸出電壓為750V，視所需配置的功率單元數(shù)量，形成18-48脈沖的電源質(zhì)量。變頻器由15個(gè)功率單元組成，每個(gè)功率單元電壓為750V，相同5個(gè)單元串聯(lián)，輸出相同的基波電壓，相同載波之間的電角相等，互相疊加，增加了輸出電壓的開關(guān)頻率和電平。輸出電壓=5×750×=6495V達(dá)到電網(wǎng)電壓的水平。

二、變頻器調(diào)試過程及問題的解決處理

2.1調(diào)試過程。首先在變頻器出線電纜不接的情況下空載調(diào)試。

①送變頻器380V控制電源，送旁路柜220V控制電源。②檢查變頻器邏輯控制板各指示燈指示正常并根據(jù)現(xiàn)場電機(jī)設(shè)置變頻器參數(shù)。③手動(dòng)起停冷卻風(fēng)扇，判斷風(fēng)扇轉(zhuǎn)向正確。④試驗(yàn)旁路柜刀閘位置及變頻器故障對配電柜的聯(lián)鎖。⑤將配電柜斷路器送至運(yùn)行位置，現(xiàn)場操作柱起動(dòng)，配電柜合閘。⑥將開關(guān)打至就地位置，通過操作面板起動(dòng)變頻器，變頻器運(yùn)行，并且通過面板可以正常調(diào)節(jié)頻率，點(diǎn)擊停止，變頻器停運(yùn)。⑦將開關(guān)打至遠(yuǎn)方位置，此時(shí)儀表DCS變頻器就緒指示燈已點(diǎn)亮，經(jīng)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程起動(dòng)、停止、頻率給定均能正常實(shí)現(xiàn)。

隨后將變頻器出線電纜正常連接，脫開電機(jī)聯(lián)軸器，進(jìn)行帶載調(diào)試。應(yīng)工藝要求，變頻器設(shè)定了最低轉(zhuǎn)速，起動(dòng)變頻器后電機(jī)以10%低轉(zhuǎn)速開始運(yùn)行，通過面板和DCS分別調(diào)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速均能正確響應(yīng)，面板的輸出電壓、電流及中控室電流也都顯示正常。

2.2接線調(diào)試遇到的問題及解決方法。

2.2.1停機(jī)狀態(tài)拍下急停按鈕配電柜合閘。調(diào)試過程中，在模擬變頻器故障閉鎖配電柜環(huán)節(jié)，方案為拍下急停按鈕，現(xiàn)場操作柱合閘無效，而在實(shí)際操作中，在拍下急停按鈕瞬間，配電柜合閘。

故障原因分析：原因有二，1、查閱圖紙后發(fā)現(xiàn)圖紙中未給出任何變頻器故障閉鎖配電柜合閘的連鎖。配電柜的連鎖接點(diǎn)共有3組，分別是變頻方式合閘指令、工頻遠(yuǎn)程合閘條件、變頻系統(tǒng)斷路器分閘指令，配電柜內(nèi)分別接入綜保的開入量X110：10、X110：11、X110：8，另一端分別接入旁路柜21/25、27/25、37/41端子，除此之外再無其他連鎖。在咨詢廠家后得到答復(fù)，變頻器并不給配電柜發(fā)出合閘指令，所謂變頻方式合閘指令實(shí)際應(yīng)為變頻方式合閘條件，應(yīng)于工頻合閘條件并聯(lián)后直接接入合閘回路;2、變頻器實(shí)際X2：43/X2：44為一對開點(diǎn)，X2：45/X2：46為一對閉點(diǎn)，其允許合閘命令由X2：45/X2：46發(fā)出，分閘命令由X2：43/X2：44發(fā)出，而圖紙所示正好相反，因此在拍下急停按鈕后X2：43/X2：44實(shí)際由分到合，進(jìn)入到綜保開入量以后綜保發(fā)出合閘指令，導(dǎo)致配電柜直接合閘。

解決方法：修改圖紙，并對接線進(jìn)行調(diào)整，聯(lián)鎖功能得以正常實(shí)現(xiàn)。

2.2.2配電柜合閘瞬間速斷跳閘。在上電調(diào)試環(huán)節(jié)，現(xiàn)場操作柱起動(dòng)，配電柜合閘瞬間跳閘，綜保報(bào)速斷跳閘，動(dòng)作值為5.94倍In。

故障原因分析：變頻器額定電流為47A，16-K-03額定電流為36.9A，實(shí)際二者并不完美匹配，經(jīng)詢問廠家，隔離變壓器勵(lì)磁涌流較大，一般為額定電流的8-10倍，即376-470A，而16-K-03綜保速斷整定值為5.16，387A，無法躲過合閘時(shí)的沖擊電流，因此會(huì)速斷跳閘。

解決方法：為躲過沖擊電流，我們將速斷保護(hù)定值適當(dāng)放大，同時(shí)為防止頻繁沖擊對變壓器造成損害，我們將合閘間隔控制在0.5小時(shí)左右。經(jīng)探討和實(shí)驗(yàn)，動(dòng)作值在5.4-6.6倍之間，為最大限度提高躲過變壓器沖擊電流的成功率，同時(shí)又不失對工頻運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)的保護(hù)，我們將定值改為6.41，為變壓器額定電流的10.2倍，是電機(jī)額定電流的13倍，另外建議生產(chǎn)在沒有檢修作業(yè)需短時(shí)停機(jī)時(shí)只需遠(yuǎn)程停止變頻器運(yùn)行，不必在現(xiàn)場操作柱操作分閘斷路器。

三、定期維護(hù)及檢查

3.1連接線的檢查。變頻器投用一年后，之后每6個(gè)月需對所有內(nèi)部接線進(jìn)行檢查，包括一次電源進(jìn)線及饋線、接地線、功率單元固定螺栓、二次接線等，查看螺栓是否發(fā)生松動(dòng)，電纜是否發(fā)生發(fā)熱、變色、破損等現(xiàn)象。高壓變頻器長時(shí)間停機(jī)后恢復(fù)運(yùn)行，應(yīng)使用2500V兆歐表測量其絕緣電阻，測試絕緣合格后，才能啟動(dòng)高壓變頻器，因變頻器出線一側(cè)禁止搖測絕緣，測量電機(jī)絕緣時(shí)需將出線電纜與變頻器脫開，單獨(dú)搖測電機(jī)絕緣。

3.2灰塵的清除。機(jī)柜內(nèi)部的灰塵必須定期清理（至少一年1次）。允許輕微、干燥、絕緣的污染物，但由灰塵和高濕度導(dǎo)致的污染物必須被清理，尤其是陶瓷半導(dǎo)體器件和絕緣支座的表面必須保持清潔和干燥。清理時(shí)使用干抹布或刷子，衛(wèi)生死角可使用真空吸塵器進(jìn)行清理。

四、變頻改造的意義

在變頻改造之前，16-K-03加熱爐鼓風(fēng)機(jī)的流量控制是通過電磁閥控制出口的開度來實(shí)現(xiàn)的，這種方法能耗較大，經(jīng)濟(jì)效益差，易造成設(shè)備損壞，而且在實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)需求的風(fēng)量會(huì)隨工況的變化而變化，造成大部分功率消耗在擋板的節(jié)流過程中，從而造成能源的極大浪費(fèi)。通過變頻改造，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)無極調(diào)速，調(diào)速范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，效率高，并實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，減小了起動(dòng)沖擊及設(shè)備磨損。下面我們通過簡單計(jì)算來了解其節(jié)能效益。

三相異步電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式：

假設(shè)一年中不間斷運(yùn)行，時(shí)間

工頻運(yùn)行時(shí)電壓、電流以及功率因數(shù)分別為。

則根據(jù)公式：

年用電量為：

變頻運(yùn)行時(shí)電壓、電流以及功率因數(shù)分別為

則根據(jù)公式：

年用電量為：

年節(jié)省電量：

按照每度電電費(fèi)0.65元計(jì)算，每年節(jié)省費(fèi)用：

972360×0.65=632034元

經(jīng)過粗略計(jì)算，16-K-03變頻改造項(xiàng)目的節(jié)能效益還是非?？捎^的。

結(jié) 語

通過西門子GH180型高壓變頻器在加熱爐鼓風(fēng)機(jī)16-K-03上的應(yīng)用，可見其一，它能切實(shí)節(jié)約電能損耗，降低了生產(chǎn)成本;其二，它增大了系統(tǒng)調(diào)速范圍，提高了調(diào)速的精度，使生產(chǎn)操作更加靈活;其三，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軟啟動(dòng)，減小對設(shè)備及電網(wǎng)的沖擊，延長了設(shè)備的使用壽。

參考文獻(xiàn)

[1] SINAMICS完美無諧波變頻器GH180用戶使用手冊

[2] 許振茂.變頻調(diào)速裝置及其調(diào)試運(yùn)行與維修.北京兵器工業(yè)出版社1994