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高压变频器的应用

高压变频器的应用

2008/9/17 13:42:00
        目前,大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种:串级调速、内反馈串级调速、液力耦合器调速及变频调速等。

1.串级调速—优点是可以回收转差功率,所以调速效率比较高,但存在的问题也很多:它不适合于现有的转子绕线式异步电机,必须更换电机:不能实现软启动,启动过程非常复杂;启动电流大;调速范围有限;响应慢,不易实现闭环控制;功率因数和效率低,并随着转速的调低急剧下降;很难实现同PLCDCS等控制系统的配合,对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益;同时因控制装置比较复杂、谐波污染大对电网有较大干扰;进一步限制了它的使用,属落后技术。

2.内反馈串级调速—内反馈串级调速是在串级调速基础上发展起来的,它在普通绕线电动机的定子绕组(称主绕组)同槽放置一套绕组(称调节绕组)而制造成的内反馈串级调速电机,将该电动机部分转子能量取出以改变电动机用以产生拖动转矩,使主绕组从电网吸收的能量下降来实现节能。优点:具有串级调速的全部优点,体积小。缺点:需更换专用电机,滑环处理不当容易出现事故;虽采用频敏变阻器启动,但启动电流仍很大(3-4Ie),对电机和电网的冲击很大,启动复杂;调速范围很小;输入功率因数和效率低;电机侧由于可控硅的逆变衍生出大量的高次谐波,对电机的绝缘造成老化,引起电机的转矩脉动、附加发热和噪声污染,所以电缆要求加粗使用;电机喘振现象无法消除。仍属于落后技术。

3.液力耦合器调速—属低效调速方式,调速范围有限,高速丢转约5%-10%,低速转差损耗大,最高可达额定功率的15%,因效率与转速成正比,低速时效率极低,精度低、线性度差、响应慢、启动电流大、装置大,必须加装在设备和电机之间,不适合改造;无法软启动,耦合器故障时,无法切换运行,维护复杂、费用大,不能满足提高装置整体自动化水平的需要。

4.高压变频调速—由于应用了先进的电力电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和高压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术,因此具有其他调速方式无法比拟的优点:
(1)变频器采用液晶显示数字界面,调整触摸式面板,可随时显示电压、电流、频率、电机转速,可非常直观地显示电机在任何时间的实时状态。
(2)精确的频率分辨率和高的调速精度,完全可以满足各种生产工艺工况的需要。
(3)高压
变频器具有国际通用的外部接口,可以同可编程控制器(PLC)和工控机等各种表连接,并可以与原设备控制回路相连接,构成部分闭环系统,如与原DCS系统实现数据交换和联锁控制。
(4)具有电力电子保护和工业电气保护功能,保证
变频器和电机在正常运行和故障时安全可靠。
(5)电机可实现软启动、软制动;启动电流小,小于电机的额定电流;电机启动的时间可连续可调,减少了对电网的影响。
(6)具有就地和异地操作功能,另可通过互联网实现远程监控功能。
(7)减少配件损耗,延长设备使用寿命,提高劳动生产效率。
通过对几种调速方式的比较,最终,大连小野田水泥厂决定采用高压
变频器对EP风机进行改造,对比了国内外的所有厂家,基于以下几点原因,选用了利德华福生产的高压变频器
①国内高压
变频器厂家中业绩最多;
②系统运行稳定;
③全中文界面显示,适合国内用户;
④针对国内用户量身定做,尽量考虑国内电网的综合因素,在其可靠性,安全性方面有其独到的技术优势;
⑤内置
PLC,易于改变控制逻辑关系,适应多变的现场需要。
旁路柜采用了一拖一手动方案。此结构是手动旁路的典型方案,原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成(见图1,其中QF为原高压开关柜内的断路器)。要求QS2和QS3不能同时闭合,在机械上实现互锁。变频运行时,QS1和QS2闭合,QS3断开;工频运行时,QS3闭合,QS1和QS2断开。
优点是:在检修高压变频器时,有明显断电点,能够保证人身安全,同时也可手动使负载投入工频电网运行等。

缺点:高压
变频器故障时,不能自动由变频转为工频。
现场原有的水电阻装置继续保留,高压
变频器安装后,与原有的水电阻二次回路结合,取高压变频器的变频状态信号(QS1,QS2闭合后输出变频状态信号)送至水电阻二次回路,该信号有效后通过原有水电阻二次回路,直接短接电机转子滑环,切除水电阻装置,由高压变频器对电机实现软启动;取高压变频器工频旁路信号(QS3闭合后输出工频旁路状态信号),该信号有效后通过原有水电阻二次回路,恢复高压电机的串水电阻调速功能,以备高压变频器故障期间,用户仍可以通过原有启动回路启动设备工频运行。
变频器工频旁路原理图>
 
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