高壓變頻器一種新型備用投切技術(shù)在紙業(yè)廠的應(yīng)用
發(fā)布時間：2020-04-14 作者：九游娱乐官方网站
1前言
東莞市上隆紙業(yè)有限公司成立于2007年，位于廣東省東莞市中堂鎮(zhèn)潢涌工業(yè)園、廣東省中堂北海仔造紙產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)。傍依東江，北接廣州，南壤深圳，毗鄰港澳，廣園、廣深、107國道三條經(jīng)濟(jì)大動脈與黃浦、新沙港、虎門碼頭及廣深鐵路中轉(zhuǎn)站構(gòu)成縱橫交錯、四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)，為公司的生產(chǎn)經(jīng)營提供了得天獨(dú)厚的水陸地理?xiàng)l件。
公司一期工程投資了5億元，裝備了一臺130噸循環(huán)硫化床鍋爐和18000kW汽輪發(fā)電機(jī)組，二條4800cm，600m/min的高速抄紙機(jī)及大型水力碎漿機(jī)、高濃碎漿機(jī)、熱分散設(shè)備、大直徑盤磨機(jī)、多壓力成型器等。主要產(chǎn)品有高強(qiáng)瓦楞原紙、掛面箱板紙、仿牛皮卡紙。
2008年，在自備電站建設(shè)時引進(jìn)了九游娱乐官方网站電子公司的710kW/10kV和560kW/10kV兩臺高壓變頻器，分別用在1#和2#的引風(fēng)機(jī)上。投運(yùn)后，設(shè)備一直比較運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯。
近年，由于現(xiàn)場環(huán)境酸性比較強(qiáng)，對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。為了保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，方便對高壓變頻器進(jìn)行維護(hù)檢修，用戶準(zhǔn)備增加一臺備用變頻器。九游娱乐官方网站電子科技股份有限公司采用第六代高壓變頻器為現(xiàn)場設(shè)計(jì)了一種新型備用投切應(yīng)用。
2 火力發(fā)電工藝介紹
2.1自備電廠生產(chǎn)過程
發(fā)電廠的生產(chǎn)過程概括起來是：先把煤磨成很細(xì)的煤粉，再借助熱風(fēng)送入鍋爐內(nèi)充分燃燒，使儲存于燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽诲仩t內(nèi)的水吸熱后在一定壓力下變?yōu)轱柡驼羝柡驼羝谶^熱器內(nèi)繼續(xù)加熱成過熱蒸汽，沿新汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)，在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)，將蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)換成汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)由勵磁電流形成的磁場也隨之旋轉(zhuǎn)，使定子線圈所交鏈的磁通發(fā)生周期性的變化，在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，發(fā)出電能，供給廠區(qū)用電設(shè)備。
圖1
發(fā)電廠生產(chǎn)過程框圖
2.2自備電廠生產(chǎn)工藝流程
電廠主要設(shè)備：鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)。
電廠主要組成：風(fēng)系統(tǒng)、燃料輸送系統(tǒng)、給水蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。鍋爐是一個換熱器，主要由爐膛、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器組成。
圖2
電廠生產(chǎn)工藝流程
圖3
自備電廠現(xiàn)場圖
電廠排煙系統(tǒng)：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動干燥的燃料進(jìn)入爐膛，維持爐膛穩(wěn)定風(fēng)壓以穩(wěn)定燃燒。
一次風(fēng)機(jī)：將干燥燃料送入爐膛。
二次風(fēng)機(jī)：克服空氣預(yù)熱器、風(fēng)道及燃燒器阻力，輸送燃燒風(fēng)，維持燃料充分燃燒。
引風(fēng)機(jī)：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動煙氣。
3九游娱乐官方网站備用變頻器改造設(shè)計(jì)
3.1主回路結(jié)構(gòu)
圖4
變頻器改造主回路圖
3.2邏輯控制介紹
1#和2#是原來兩套變頻器系統(tǒng)，3#是新上備用變頻器。正常情況下KM3，KM8吸合，1#和2#變頻器分別驅(qū)動兩臺電機(jī)。假如1#變頻器出現(xiàn)故障，KM3交流接觸器斷開，KM5吸合。3#變頻器以飛車啟動模式把電機(jī)帶起來，不影響生產(chǎn)。假如2#變頻器出現(xiàn)故障，KM8交流接觸器斷開，KM6吸合，3#變頻器以飛車啟動模式把電機(jī)帶起來。把故障變頻器維修好后，給3#備用變頻器切換信號，3#變頻器輸出交流接觸器KM5或KM6斷開，原來對應(yīng)的接觸器吸合，維修后的變頻器以飛車形式啟動。同樣，如果開始投入的是2#和3#變頻器，其中的一臺出現(xiàn)故障，也可以切換到1#變頻器上。實(shí)現(xiàn)了1#，2#、3#三臺變頻器之間的任意切換。
（1）刀閘狀態(tài)錯誤報(bào)警
開機(jī)狀態(tài)下K1斷開報(bào)警。
開機(jī)狀態(tài)下K2斷開報(bào)警。
（2）接觸器邏輯錯誤
所有接觸器該合未合或該斷未斷報(bào)接觸器故障。
KM5或KM6邏輯錯誤作為重故障處理：封波，停機(jī)，聯(lián)跳高壓。
刀閘錯誤狀態(tài)和接觸器邏輯錯誤狀態(tài)使用Modbus
Address 18 VW314，具體見表1所示。
（3）開機(jī)刀閘條件2
開機(jī)刀閘條件2滿足的條件為：K1閉合，K2閉合，KM5或KM6有且只有一個吸合，有高壓就緒。
（4）高壓允許刀閘條件
高壓允許刀閘條件1滿足的條件：K1閉合，K2閉合。高壓允許刀閘條件2始終不滿足。
（5）聯(lián)跳高壓刀閘條件
聯(lián)跳高壓刀閘條件滿足的條件：無接觸器邏輯錯誤，K1閉合，K2閉合
（6）KM3控制邏輯
KM3的邏輯控制如圖5所示
圖5
KM3的邏輯控制
（7）KM4的控制邏輯
KM4的合斷邏輯與KM3類似，只是吸合條件判斷變?yōu)榕袛郖M3是否吸合。
（8）KM5的控制邏輯
KM5的合斷邏輯除必須先滿足FGI變頻器滿足無故障，無急停狀態(tài)，K1閉合，K2閉合，有高壓就緒的條件下，還要滿足與KM3類似的互鎖條件。
（9）KM6的控制邏輯
KM6的控制邏輯與KM5類似。
（10）KM7的控制邏輯
KM7的控制邏輯與KM3類似，條件與KM3的條件如同鏡像。
（11）KM8的控制邏輯
KM8的控制邏輯與KM7類似，只是吸合條件判斷變?yōu)榕袛郖M7是否吸合。
經(jīng)過此種邏輯控制，實(shí)現(xiàn)了3#變頻器與其他兩臺變頻器的切換邏輯功能。
4九游娱乐官方网站第六代高壓變頻技術(shù)優(yōu)勢
具體來說，風(fēng)光第六代高壓變頻器除具有一般普通高壓變頻器的性能外，還具有以下突出特點(diǎn)：
(1)采用高速DSP作為中央處理器，運(yùn)算速度更快，控制更精準(zhǔn)。
(2)矢量控制技術(shù)，通過測量和控制交流電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對交流電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制交流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。啟動轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快，調(diào)速精度高，帶負(fù)載能力強(qiáng)。
(3)快速飛車啟動功能。能夠識別電機(jī)的速度并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動。在變頻器受到負(fù)載沖擊保護(hù)后可對其自動復(fù)位，然后再自動啟動，即可避免重要場合（如水泥廠高溫風(fēng)機(jī)）變頻保護(hù)停機(jī)造成的損失。快速飛車啟動技術(shù)可實(shí)現(xiàn)變頻器在0.1s之內(nèi)從保護(hù)狀態(tài)復(fù)位重新帶載運(yùn)行。
(4)工頻/變頻無擾切換技術(shù)。現(xiàn)在的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般設(shè)置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時能使高壓電機(jī)轉(zhuǎn)至工頻運(yùn)行，旁路切換有手動旁路和自動旁路切換兩種型式，手動旁路需人工操作，適應(yīng)于無備用裝置或不重要的運(yùn)行工況，自動旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行。九游娱乐官方网站公司提供的自動旁路切換柜，不僅可實(shí)現(xiàn)變頻故障情況下自動由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行狀態(tài)，還可實(shí)現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運(yùn)行的功能，整個轉(zhuǎn)換過程不會對用戶設(shè)備的運(yùn)行造成任何影響。
(5)電網(wǎng)瞬時掉電重啟技術(shù)，電網(wǎng)瞬間掉電可自動重啟，可提供最長60s的等待時間。
(6)線電壓自動均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線電壓平衡，傳統(tǒng)的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線電壓自動均衡技術(shù)通過調(diào)整相與相之間的夾角，在相電壓輸出較大且不相等的前提下保證較大的線電壓均衡輸出。
(7)振蕩抑制技術(shù)，電機(jī)輕載或者空載的時候會出現(xiàn)局部不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時電流幅值波動很大，電流的振蕩有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)因?yàn)檫^流或過壓而觸發(fā)保護(hù)。九游娱乐官方网站公司采用優(yōu)越的電流算法，有效地抑制電流的振蕩，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。
(8)多機(jī)主從控制技術(shù)，變頻器具備主從控制功能，多臺變頻器之間可通過數(shù)據(jù)總線組成主從控制網(wǎng)絡(luò)。將其中的一臺設(shè)為主機(jī)，其他設(shè)為從機(jī)，主機(jī)實(shí)時采集各從機(jī)的狀態(tài)信息，同時發(fā)送給各從機(jī)頻率、轉(zhuǎn)矩指令，實(shí)現(xiàn)各臺變頻器的功率平衡和綜合控制。該技術(shù)適用于皮帶機(jī)、摩擦式提升機(jī)等需要功率平衡控制的場合。
(9)輸出電壓自動穩(wěn)壓技術(shù)，變頻器實(shí)時檢測各單元母線電壓，根據(jù)母線電壓調(diào)整輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)自動穩(wěn)壓功能。避免電網(wǎng)波動對輸出電壓的影響。
(10)故障單元熱復(fù)位技術(shù)，若單元在運(yùn)行中故障，且變頻器對其旁路繼續(xù)運(yùn)行，此時可在運(yùn)行中對故障單元進(jìn)行復(fù)位，不必等變頻器停機(jī)。
（11）單元直流電壓檢測：實(shí)時顯示檢測系統(tǒng)的直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的優(yōu)化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統(tǒng)控制性能，并可使保證運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)對功率單元運(yùn)行狀況的全面把握。
（12）具備突發(fā)相間短路保護(hù)功能。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路，此時如果變頻器不具備相間短路保護(hù)功能，將會導(dǎo)致重大事故。變頻器在發(fā)生類似問題時能夠立即封鎖變頻器輸出，保護(hù)設(shè)備不受損害，避免事故的發(fā)生。
（13）限流功能：當(dāng)變頻器輸出電流超過設(shè)定值，變頻器將自動限制電流輸出，避免變頻器在加減速過程中或因負(fù)載突然變化而引起的過流保護(hù)，最大限度減少停機(jī)次數(shù)。
（14）多種控制方式，可選擇本機(jī)控制、遠(yuǎn)控盒控制、DCS控制支持MODBUS、PROFIBUS等通訊協(xié)議頻率設(shè)定可以現(xiàn)場給定、通訊給定等支持頻率預(yù)設(shè)、加減速功能。
5結(jié)束語
在經(jīng)過現(xiàn)場安裝調(diào)試后證明，九游娱乐官方网站電子此種備用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，滿足了現(xiàn)場工藝要求。為我們在其他現(xiàn)場進(jìn)行類似改造時提供了一種可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
