摘要：本ben文wen介jie紹shao了le英ying威wei騰teng高gao壓ya大da功gong率lv變bian頻pin調tiao速su係xi統tong在zai天tian津jin某mou鋼gang廠chang燒shao結jie廠chang同tong步bu電dian機ji上shang的de應ying用yong。詳xiang述shu了le英ying威wei騰teng高gao壓ya變bian頻pin在zai大da功gong率lv同tong步bu電dian機ji改gai造zao的de詳xiang細xi過guo程cheng及ji碰peng到dao的de問wen題ti和he解jie決jue方fang案an。同tong時shi對dui同tong步bu電dian機ji高gao壓ya變bian頻pin改gai造zao節jie能neng效xiao果guo進jin行xing了le分fen析xi。

　　Abstract：This article describes the INVT High-voltage power invert control system’s application on Rong Steel Factory in Tian Jing on  synchronous motors . Details the high power frequency debugging process and the solutions and analysis the energy-saving effects .

　　關鍵詞：高壓大功率變頻
、同步電機 

　　Keyword：High power invert  、synchronous motors

　一
、引言

　　2011年是“十二五”dekaijuzhinian

，guojiaduigangtieyedehongguantiaokongzhengcejielianbuduanchutai，qizhongzuizhongyaodedangshujienengjianpai
，gangtiegongyeshijienengjianpaiqianlizuidadexingye
，tongjishujuxianshi，gangtiexingyedenenghaozhanquanguogongyezongnenghaode15%以上
，在節能減排工作中具有舉足輕重的意義。可見鋼鐵業是工業領域眾多高耗能產業中節能減排的“重中之重”。

　二、項目概況

　　天津某鋼廠是以鋼鐵為主的大型聯合企業,在中國企業500強中名列125位
，中國製造業500強第58位

，中國黑色冶金及壓延企業排名第21位，連續多年列天津市百強民營企業第1位。

　　天津某鋼廠擁有大型燒結機各四台
，已形成了年生產燒結礦476萬噸，其中200平米燒結機係統中燒結風機和冷卻風機功率較大，分別為5000KW高壓同步機和3500KWgaoyatongbuji
，zuichushejidianjiqidongyikaoshuidianzuqidong，erfengliangtiaojiezeshicaiyongfengmendangbantiaojie，jingguoyiduanshijiandeyunxing，faxiancaiyongfengmendangbantiaojiefengliangcunzaizhehendadejuxianxing

，zhuyaobiaoxianzai：

　　1. 風門擋板調節風量改變了風道的阻力特性
，而驅動源電機的輸出功率並沒有改變，節流損失相當大，電能浪費大。

　　2. 風門擋板調節風量是把風量消耗在擋風板上
，造成擋風板前後壓差大
，風門易磨損。

　　3. 風機電機全速運行

，震動大、噪聲大、損耗大、軸承磨損嚴重。

　　4. 調節精度低、線性度差，動態響應慢。

　　5. 水電阻隻是在電機啟動時起作用，對風機調節風量來說還是依靠風門調節
，電機能耗依然較高，而且水電阻維護量較大。

　　針對上述問題，同時為響應國家的節能減排的政策方針
，全麵提高公司的運營水平與核心競爭力
，天津某鋼廠經過多方調研、比較，最後決定采用深圳市英威騰電氣股份有限公司生產的同步機專用高壓變頻器，對其燒結係統5000KW高壓同步機和3500KW高壓同步機進行了變頻改造。

　三、現場數據

　　本次變頻改造項目為天津某鋼廠燒結廠200平米燒結爐係統中的5000KW燒結風機和3500KW冷卻風機
，電機均為上海電機廠有限公司生產的高壓同步電機，參數如下：

　四、變頻器配置

　　我司根據現場設備參數及工藝為客戶選配的兩台高壓變頻器
，技術參數如下：

　五、用戶負載情況

　　用戶兩台高壓同步電機功率分別為5000KW和3500KW，且(qie)電(dian)機(ji)與(yu)風(feng)機(ji)的(de)轉(zhuan)軸(zhou)並(bing)不(bu)是(shi)剛(gang)性(xing)連(lian)接(jie)
，而(er)是(shi)通(tong)過(guo)蛇(she)形(xing)彈(dan)簧(huang)連(lian)接(jie)，類(lei)似(si)於(yu)柔(rou)性(xing)連(lian)接(jie)，即(ji)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)聯(lian)軸(zhou)器(qi)
，該(gai)聯(lian)軸(zhou)器(qi)的(de)兩(liang)端(duan)是(shi)一(yi)個(ge)獨(du)立(li)的(de)部(bu)分(fen)
，中(zhong)間(jian)用(yong)蛇(she)形(xing)彈(dan)簧(huang)把(ba)它(ta)拉(la)緊(jin)。從(cong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)上(shang)看(kan)，整(zheng)個(ge)電(dian)機(ji)的(de)負(fu)載(zai)就(jiu)變(bian)為(wei)了(le)一(yi)個(ge)二(er)階(jie)慣(guan)性(xing)環(huan)節(jie), 並且該二階慣性環節的阻尼非常小。在控製理論上看
，其為一個很容易震蕩的係統。

　　這(zhe)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)啟(qi)動(dong)控(kong)製(zhi)
，提(ti)出(chu)很(hen)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。如(ru)果(guo)控(kong)製(zhi)不(bu)好(hao)
，負(fu)載(zai)機(ji)械(xie)產(chan)生(sheng)抖(dou)動(dong)，而(er)機(ji)械(xie)的(de)抖(dou)動(dong)會(hui)造(zao)成(cheng)力(li)矩(ju)的(de)抖(dou)動(dong)

，同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)力(li)矩(ju)抖(dou)動(dong)最(zui)終(zhong)則(ze)變(bian)成(cheng)勵(li)磁(ci)磁(ci)場(chang)與(yu)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)夾(jia)角(jiao)的(de)震(zhen)蕩(dang)
，反(fan)應(ying)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)上(shang)則(ze)為(wei)電(dian)流(liu)的(de)震(zhen)蕩(dang)。變(bian)頻(pin)器(qi)電(dian)流(liu)的(de)震(zhen)蕩(dang)則(ze)很(hen)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)變(bian)頻(pin)器(qi)跳(tiao)過(guo)壓(ya)、過流的故障，從而無法正常啟動負載。

　　負載圖示如下：

　　  

　　　 

　　電機和風機聯接軸

　六
、變頻係統一次回路改造方案

　　同步電機變頻調速係統主要由用戶開關、變頻器、旁路櫃

、同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)和(he)勵(li)磁(ci)櫃(gui)組(zu)成(cheng)。變(bian)頻(pin)器(qi)通(tong)過(guo)信(xin)號(hao)來(lai)控(kong)製(zhi)勵(li)磁(ci)櫃(gui)勵(li)磁(ci)電(dian)流(liu)的(de)投(tou)切(qie)實(shi)現(xian)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)啟(qi)停(ting)控(kong)製(zhi)，實(shi)現(xian)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)。係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)示(shi)意(yi)圖(tu)如(ru)下(xia)所(suo)示(shi)：

　　

　　變頻調速係統由用戶開關
、手動旁路櫃
、水阻櫃、高壓變頻器、高壓電機組成。手動旁路櫃是由三個高壓隔離開關QS1
、QS2、QS3組成。電機以變頻方式運行時， QS1、QS2閉合
，QS3斷開；電機以工頻方式運行時
，QS3閉合
， QS1、QS2斷開。手動旁路櫃嚴格按照“五防”聯鎖要求設計，變頻輸出開關QS2和工頻開關QS3互鎖
，完全能夠保證變頻調速係統安全運行。

　　在啟動方式的選擇上，采用同步啟動（即變頻器啟動前即投入勵磁電流，使得其直接按照同步機的方式啟動），而不是行業內常用的異步啟動(即ji變bian頻pin器qi啟qi動dong前qian控kong製zhi勵li磁ci櫃gui先xian不bu投tou入ru勵li磁ci電dian流liu，依yi靠kao阻zu尼ni繞rao組zu的de作zuo用yong，首shou先xian按an照zhao異yi步bu機ji的de方fang式shi啟qi動dong電dian機ji，在zai電dian機ji啟qi動dong後hou，變bian頻pin器qi再zai緩huan緩huan的de增zeng加jia勵li磁ci電dian流liu，當dang勵li磁ci電dian流liu達da到dao一yi定ding程cheng度du後hou，則ze同tong步bu機ji才cai可ke以yi按an照zhao同tong步bu速su運yun行xing)。

　　對(dui)於(yu)同(tong)步(bu)啟(qi)動(dong)，啟(qi)動(dong)環(huan)節(jie)簡(jian)單(dan)
，但(dan)是(shi)對(dui)啟(qi)動(dong)的(de)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)。而(er)異(yi)步(bu)啟(qi)動(dong)恰(qia)恰(qia)相(xiang)反(fan)。依(yi)靠(kao)在(zai)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)的(de)豐(feng)富(fu)經(jing)驗(yan)，英(ying)威(wei)騰(teng)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)完(wan)全(quan)支(zhi)持(chi)在(zai)如(ru)此(ci)複(fu)雜(za)的(de)負(fu)載(zai)連(lian)接(jie)方(fang)式(shi)的(de)直(zhi)接(jie)同(tong)步(bu)啟(qi)動(dong)。

　七
、高壓變頻器調試運行情況

　　我司技術人員首先根據負載的特性，采用勵磁電流與輸出電壓同步調節的方式，選擇了適合本電機運行的最優勵磁電流
、電壓變化曲線，並把該最優的勵磁電流曲線直接固化到同步機的勵磁櫃上，把電壓曲線采用多點V/F的方式

，固化到變頻器的參數中；然ran後hou又you采cai用yong英ying威wei騰teng高gao壓ya變bian頻pin器qi所suo獨du有you的de同tong步bu機ji抑yi製zhi震zhen蕩dang技ji術shu，有you效xiao的de解jie決jue了le負fu載zai啟qi動dong不bu平ping穩wen，容rong易yi抖dou動dong
，造zao成cheng電dian流liu震zhen蕩dang的de問wen題ti
，出chu色se的de完wan成cheng了le兩liang台tai高gao壓ya同tong步bu電dian機ji的de啟qi動dong和he穩wen定ding運yun行xing
，該gai兩liang台tai高gao壓ya變bian頻pin器qi於yu2011年11月13日投入生產連續無故障穩定運行。

　　調試完成後，客戶對變頻器的啟停、運行階段的控製，隻是調節一下輸出頻率，啟停一下而已，並且整個啟停、yunxingguochengdoukeyizaizhongkongshiwancheng，zhenggeguochengzhongyebuyongguanxinliciguidetiaojiewenti
，dadajiangdileqidongjieduandegongzuoqiangdu，yijijiangdilegongzuodefuzaxing，tigaoleshengchanxiaolv
，tongshiyejianshaolechucuodekeneng。

　　

　　兩台高壓變頻器穩定運行中

　　 

　　變頻器室出風口和進風口采取防塵
、防水處理

　八
、節電分析

　　1）高壓變頻運行界麵：

　　 

　　2）5000KW冷卻風機運行數據分析：

　　根據上表數據計算得知，5000KW燒結風機節電率達到39%。該套設備平均每年運行300天以上，每天以24小時計算，電費以0.4元/度計算，年節約費用高達：300*24*（4111-2508）*0.4=461.7萬元。

　　3）3500KW冷卻風機運行數據分析：

　　根據上表數據計算得知， 3500KW冷卻風機節電率達到24.8%，該套設備平均每年運行300天以上，每天以24小時計算，電費以0.4元/度計算，年節約費用高達：300*24*（2150.9-2054.1）*0.4=153.6萬元。

　　總體節能效果顯著，而且性能穩定，運行可靠
，英威騰產品得到用戶的一致好評。

　九、總結

　　變(bian)頻(pin)器(qi)改(gai)造(zao)

，不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)性(xing)
，提(ti)高(gao)了(le)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)，減(jian)少(shao)事(shi)故(gu)率(lv)
，更(geng)為(wei)企(qi)業(ye)節(jie)約(yue)降(jiang)耗(hao)提(ti)高(gao)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)作(zuo)出(chu)貢(gong)獻(xian)

，在(zai)國(guo)家(jia)大(da)力(li)倡(chang)導(dao)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)，減(jian)少(shao)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)政(zheng)策(ce)的(de)指(zhi)引(yin)下(xia)
，推(tui)廣(guang)和(he)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)必(bi)將(jiang)是(shi)降(jiang)低(di)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)的(de)有(you)力(li)措(cuo)施(shi)。

　　shenzhenshiyingweitengdianqigufenyouxiangongsishengchandegaoyabianpinqizaidagonglvtongbudianjishangdechenggongtouyun，biaozhizheyingweitengyiwanquanzhangwoledagonglvgaoyatongbudianjidegaoyabianpintuodongguochengdeqiting、還有柔性連接時低頻振蕩等行業難題。

　　作者介紹：

　　寫海：英威騰高壓產品線經理

　　婁蓬勃：英威騰售後服務調試工程師