一
、前言
　　寶鋼二期燒結工程主排風機設備1991年投入運行。主排風係統由2台21000m3/min風量，17.64kPa (1800mmWG)靜壓差的雙吸入離心式風機機組組成，主拖動電機為2×7800kW
，10kV無刷勵磁同步電動機，2台電機共用一套3.4MVA變頻軟起動裝置起動。該裝置1991年(nian)投(tou)產(chan)以(yi)來(lai)，故(gu)障(zhang)較(jiao)多(duo)，啟(qi)動(dong)成(cheng)功(gong)率(lv)低(di)。其(qi)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)裝(zhuang)置(zhi)設(she)計(ji)容(rong)量(liang)偏(pian)小(xiao)
，係(xi)統(tong)老(lao)化(hua)
，參(can)數(shu)漂(piao)移(yi)。隨(sui)著(zhe)寶(bao)鋼(gang)生(sheng)產(chan)節(jie)奏(zou)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)快(kuai)，對(dui)燒(shao)結(jie)礦(kuang)生(sheng)產(chan)的(de)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，為(wei)確(que)保(bao)燒(shao)結(jie)生(sheng)產(chan)的(de)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)，基(ji)於(yu)2DL主排風機起動裝置及勵磁裝置的實際現狀
，對其進行整體改造的確勢在必行。

二
、改造範圍簡述
　　本改造項目不涉及主排風機本體及油泵、風門等輔機設備。對目前使用狀況尚好的為輔機及輔助設備供電、控製服務的MCC櫃以及關聯二燒結主控製係統的遠程I/O櫃予以保留利用。
　　對於10kV的高壓開關
，保留，能源部設置的輔助繼電器
、原有中繼端子櫃也予以保留。
　　高壓變頻裝置

、勵磁櫃
、操作監控櫃擬引進設備，對其進行整體更換。與變頻裝置配套的輸入、輸出變壓器則由外商提供詳細技術參數及製造要求，由寶鋼方麵擇優從國內製造廠訂貨，變壓器采用油浸式變壓器。
　　kaolvdaobengaizaoxiangmuxinshangyitaozhupaifengjiqidongzhuangzhijilicixitong，erqiezaixinxitonganzhuangtiaoshihaoyiqian
，laoxitonghaiyaonengyunxingshiyong，yaoqiuxinxitongdianjikongzaihuodaifengjifuhetiaoshizhinengliyong2DL年修的七天左右時間完成。當新係統調試過程中出現問題，不能如期接班時，還需老係統作為後備，維持2DL的正常生產。
　　新起動係統10kVyunxingzongxiandelianglupanglukaiguandaoertaitongbudiandongjidekuidian
，jiezhilaoxitongyunxingzongxianxiadelianglupanglukaiguan
，zhupaifengjishidiandongjinaduandianlanrengyongjiuyoudianlan。xinlaoxitongshichehuoyunxingxuzhongjiegaoyaguidegaoyadianlanjinxingxianghuqiehuan。
　　原有老係統的勵磁櫃、操作監控盤拆除後
，不再恢複。而新裝的本次引進係統之勵磁櫃及操作
、控製、監視盤將要兼顧新老係統
，這部分設備做成與新老係統兼容且具雙向切換功能。

三、高壓變頻軟起動裝置的工作原理
兩台同步電機的基本參數：
額定功率：7800KW   
額定轉速：1000rpm
額定電壓：10KV
額定電流：513A
頻率：　　50HZ　 Y接法
額定轉矩FLT：   74490 Nm
同步電動機(無刷)勵磁係統： 電壓： 310V，電流： 115A
負載：負載為離心式風機
，P 轉動慣量為： J負載＝19400 kg㎡
係統單線圖如圖1

圖1 係統單線圖

　　係統組成：PowerFlex7000高壓變頻器、輸入變壓器、輸出變壓器
、10kV旁路開關櫃(CB2，CB3)

、10kV進線開關櫃(CB1)
、10kV出線開關櫃(CB4,CB5)、10kV 輸出變壓器旁路開關櫃(CB6)高壓電動機(M1, M2)。
　　PowerFlex7000高壓變頻器為羅克韋爾自動化產品，型號為Powerflex7000
，整流器為18脈衝，輸入電壓6.9KV (3*2.3KV)，輸出電壓0-6.6kV，對電機無任何附加要求。
　　10kV/3*2.3kV  輸入變壓器、6.6kV/10kV輸出變壓器為國產設備。油浸式變壓器，與變頻器分開安裝
，以降低變頻器室內溫度、噪音、冷卻費用。
　　10kV旁路/進線/出線開關櫃及10kV 輸出變壓器旁路開關櫃(CB6)均為真空斷路器櫃。
　　本方案保留原有電機
、潤滑係統和現場檢測點，增加一套全新的高壓變頻軟起動控製係統。
工作原理如下:
3#主排M1起動：
-風門關閉；
-變頻器輸出隔離開關閉合；
-10KV出線斷路器CB4閉合；
-10KV進線斷路器CB1閉合
；
-10kV輸出變壓器旁路開關櫃CB6閉合；
-變頻器自檢,監控係統工作；
-變頻自檢無誤並接到外部無故障(來自監控係統)信號後,係統準備好燈亮；
-遠方或就地起動變頻器；變頻器控製同步勵磁，在達到工頻轉速之前

，變頻器通過0-10V模擬信號實時控製勵磁櫃輸出電流

，確保電機同步運行狀態；
-10kV 輸出變壓器旁路開關櫃CB6斷開；
-變頻器在設定時間內將電機M1起動至工頻額定轉速。
同步切換 ：
-達到工頻轉速後
，變頻器開始檢測工頻電網電壓的頻率、相位、幅值等參數並與變頻器輸出進行比較，通過內置於變頻器內的同步控製器調整變頻器輸出；使得變頻輸出電壓和電網電壓保持同步
；
-10KV旁路斷路器CB2閉合；
-10KV出線斷路器CB4斷開；
-電機M1高壓變頻軟起動過程結束。
4#主排M2起動：重複以上步驟。

四
、設備選型
變頻器的功率選擇與下列數據有關：
負載轉動慣量： J負載＝19400 kgm2＝460361 ft2.lbs(折算至主電機軸頭)
負載飛輪力矩： GD2負載=19400 kgm2×g=77600 kgm2×9.81 m/s2=190314 N m2＝460362 ft2.lbs(折算至主電機軸頭)
機組啟動力矩:
靜阻力矩(摩擦力矩)：=20%×FLT = 20% ×74490 Nm = 14898 Nm
空載額定轉速時阻力矩：=35%×FLT = 35% × 74490 Nm = 26072 Nm電機加速時間，暫按100 秒進行計算。
電機加速轉矩：
△T ＝ (GD2負載 / 375)×( △n / △t)
＝ (190314/375)×(1000/100)
＝ 5100 Nm
變頻器理論功率：P理論值 ＝(26072 + 5100)× 1000/9550 ＝ 3400 KW
　　考慮到擋板漏風
、輸出升壓變壓器勵磁/無功電流
、計算誤差、電機/風機參數變化等各種因素，變頻器功率可保守設計為:P設計值＝ P理論值×1.15＝3900 KW
　　因此，為滿足加速時間200 秒要求，變頻器可選6.6KV/ 5500HP/430A。采用的高壓變頻軟起動器技術參數如下。
額定電壓：6600V
額定電流：430A
額定功率：5500HP
控製電壓：380VAC

五、裝置特點
　　本高壓變頻器作為軟起動器可以連續起動，起動時間小於200秒
，起動電流不超過電機的額定電流。該產品特點為：
　　可靠性高。該產品采用6500V,1500A的高壓SGCT器件，器件數量少，耐壓及電流裕量大，變頻電流小，器件開關損耗少，設備安全可靠。
　　輸入波形好。變頻整流器采用多脈衝形式(18脈衝)，總體諧波畸變THD小於5%，直接滿足IEEE519-1992及國標的諧波抑製標準。
　　輸出波形好。無需增加任何選項
，PWM電流型變頻器直接輸出完美的正弦波形，不存在轉矩脈動
，無潛在共振問題。逆變時無dv/dt及di/dt的產生，諧波畸變THD小於5%
，連接變頻器及電機之間的距離可長達15km。
　　起動性能好。PowerFlex7000采用直接矢量控製技術，本方案選用無編碼器的矢量控製
，轉子的位置可直接檢測，起動力矩為95%額定起動轉矩。
　　使用簡單。人機接口為大屏幕液晶顯示操作員終端。變頻器的狀態，輸入輸出變量，自診斷結果，故障報警等信息均可顯示在屏幕上。
　　維護方便。高集成度的SGCT器件及PowerCage機架的使用提高了係統模塊化程度，從而保證了功率模塊的更換時間小於5分鍾。
標準性能：
* 6500V 　SGCT-對稱門極換流晶閘管。係統器件數量低，設備可靠性高。
* 專利 PowerCage整流逆變機架。輕鬆設備維護，快速器件更換。
* 位於低壓盤麵上的操作員終端。中/英文彩屏顯示。
* 集成單鐵芯式直流電抗器。免除電子熔斷電路，消除無故跳閘。
* 使用數字信號處理器(DSP) 和現場可組態門排列控製器(FPGA)的全數字控製
* 無傳感器矢量控製。
* 8個變量的趨勢記錄緩衝器(單或多快門記錄)。
* 對外I/O接口板上16個可組態數字輸入，16個可組態數字輸出。
* 盤麵編程。
* 包括低壓觸發檢測的4個測試模式。
* 自動整定方式
* 標準正弦的馬達電流及電壓波形

，適用普通電機。
* 電子變頻過載保護。
* 電子電機過載保護。
* 脈寬調製(PWM)/選擇諧波抑製(SHE)調製技術
勵磁櫃  采用BULLETIN 1912B勵磁櫃，
型號：電壓：380V
，電流：132A。
標準性能:
* 固定安裝真空接觸器
* 三相R型電流限製熔斷絲
* 控製電源變壓器(500VA, 次級120 VAC)，帶初級和次級熔斷絲(選項-6)
* 用於勵磁放電的兩級勵磁接觸器，帶NC輔助觸點
* SyncProTM勵磁及保護控製器
* 勵磁放電電阻

六、控製係統結構
　　PLC采用羅克韋爾自動化/ Allen-Bradley ControlLogix控製係統，完成設備的連續集中控製。采用單CPU處理器
，處理器選用1756－L61。
　　各子係統I/O擴展和上位通訊考慮采用符合IEC 61158的開放現場總線ControlNet係統，冗餘鏈路配置。ControlNet為令牌總線方式的實時控製網，通訊速率5MBit/秒，冗餘配置，其上掛接混合型控製器CPM和服務器，ControlNet的傳送方式可以保證實時數據何時傳送(確定性)

，並不會因網上節點的增減而改變 (重複性)，介質為RG6同軸電纜
，BNC連接器

，長度