1、安徽XX節能環?？萍加邢薰撅L機變頻改造技術方案風機變頻改造技術方案一、概述變頻調速技術是當代最先進的調速技術，它不僅能夠為我們提供舒適的工藝條件，滿足用戶的使用要求，更重要的是這項技術應用在風機、泵類等具有平方轉矩特性的負載時，可以節約大量的能量，最大節能率可以達到6075。因此應用此項技術進行節能改造將會有非常明顯的經濟意義，同時它也具有優良的環境意義和優異的速度調節性能。根據變頻調速技術原理，變頻調速設備用在電力、冶金、礦山、供水等行業將會大有前途，可以取代一些相對落后的調速方案，最大限度地提高企業的經濟效益。二、風機及配套電機技術參數表1：原料磨系統風機2及配套電機2主要技術參數電機參

2、數風機參數電機型號YRKK710-6風機型號3050 DI BB24電機功率2000KW風機內經功率因數葉輪直徑額定電壓10KV風機級數額定電流140A葉片數額定轉速轉/分額定流量效 率風機全壓電機產地風機轉速轉/分 風機軸功率風機產地表2：窯尾廢氣處理風機1及配套電機1主要技術參數電機參數風機參數電機型號YRKK500-10風機型號Y4-73電機功率355KW風機內經功率因數葉輪直徑額定電壓10KV風機級數額定電流29.5A葉片數額定轉速轉/分額定流量效 率風機全壓電機產地風機轉速轉/分 風機軸功率風機產地三、變頻改造技術方案對于變頻改造項目來說，應從實際出發，全面考慮，綜合比較，首先是必須

3、保證變頻調速裝置的可靠、穩定運行。其次是節能降耗和技改投資的回收。再次是盡可能避免更換原有電機，減少系統的變動。最后，變頻調速裝置盡可能安裝在現成的廠房、機房或控制室等建筑內，避免增加土建工程。采用變頻器對風機、水泵進行控制的目的：改善工藝過程，提高控制性能，減輕風機、水泵起停及流量調節時對管網造成的沖擊，延長設備的使用壽命，減少維修量。保持風機、水泵出口閥門最大，通過改變變頻器的輸出頻率（電機速度）來調節流量，以節約原來通過改變閥門開度調節流量時浪費在閥門上的能源；通過變頻器實現風壓、水壓閉環控制，保持管網壓力的恒定。從改善工藝過程和控制性能，節能降耗、減小變頻調速裝置對電網污染的角度出發，

4、對于貴公司2000KW、355KW的電動機，建議分別選用MLVERT-D10/2650.A，MLVERT-D10/500.A型無電網污染高壓大功率變頻器。3.1、變頻改造一次接線原理圖及配置采用MLVERT-D10型高壓大功率變頻器進行改造后，電氣系統一次原理示意圖如下圖1所示。圖1 變頻改造方案示意圖主要配置為：1) 模塊柜一臺；2) 控制柜一臺；3) 變壓器柜一臺；4) 旁路柜一臺；5) 相關算法及控制軟件一套。3.2、變頻器外形尺寸根據風機技術參數，結合我公司產品技術特點，我公司提供的MLVERT-D10系列（1000kW以上）高壓變頻器的外形圖如下圖所示。3.3、變頻器主要技術參數我公

5、司的MLVERTD10系列型高壓變頻器采用新型的IGBT功率器件，全數字化微機控制，可適配各種通用的三相異步電動機，主要技術參數如下（以450KW為例）：表5：MLVERTD10/2650.A變頻器主要技術參數序號項 目參 數1變頻器型號MLVERTD10/2650.A2變頻器容量(KVA)260KVA3適配電機功率(KW)2000KW4額定輸入電壓(KV)10KV（+5%-10%）5輸入頻率(Hz)45Hz到55Hz6輸入功率因數0.95（20%負載）7變頻器效率額定負載下0.958輸出電壓010KV9輸出電流150A10輸出頻率060Hz11頻率分辨率0.01Hz12加減速時間0.1300

6、0秒可調13過載能力120%一分鐘，150%立即保護14防護等級IP3115保護設置輸入過壓、欠壓、缺相；輸出過流；功率單元超溫，冷卻風機故障，門開關16接 口8路數字量輸入；8路數字量輸出；6路模擬量輸入；4路模擬量輸出17安裝地點室內18是否需要輸出濾波器不需要19控制電源段單相220V10%AC,3kVA段單相220V10%AC,3kVA20UPS型式、參數及容量后備式UPS, 斷電保持時間30min21電網側變換器型式及元件不控整流方式，采用進口整流二極管22電隔離部分是否采用光纖是23噪聲等級75dB以下24冷卻方式強制風冷25操作鍵盤液晶26界面語言中文27外形尺寸(長寬高)543

7、51200240028變頻裝置重量7660Kg3.4、MLVERTD10系列變頻器原理介紹MLVERT-D10系列高壓大功率變頻器的原理結構如圖2所示。電網送來的三相10KV交流電，經移相變壓器，由其副邊每相的9個二次線圈電壓逐個移相6.67，供電給9個功率單元(如圖2所示)，三相共27個功率單元，形成Y聯結結構?？刂艻GBT的通斷，即可在A、B兩點之間得到PWM波形，9個功率單元相疊加進行波形合成，可輸出高壓正弦波給感應電動機。每個功率單元的額定電壓為640V，相鄰功率單元的輸出聯接起來，使得變頻器的額定相電壓為5760V，線電壓為10KV。每個功率單元由一體化的移相變壓器的副邊線圈分別供電

8、。為了降低輸入諧波電流，移相變壓器實行多重化設計，27套副邊繞組，采用延邊三角形聯結，分為9個不同的相位組，互差6.67電角度。功率單元是一個三相輸入單相輸出的電壓型變頻器(如圖3所示)，移相變壓器副邊輸出的640V三相交流電經功率單元的三相二極管整流橋整流后，經濾波電容形成平直的直流電，再經由4個IGBT構成的H型單相逆變橋，實行PWM控制，在其輸出端形成電壓在640V以下可變、頻率在50Hz/60 Hz（此頻率可根據電機的額定頻率調整）以下可調的交流電，每個單元中有4種不同的開關組合，即V1 和V4同時導通，則輸出正的直流母線電壓+U；V2和V3同時導通，則輸出負的直流母線電壓-U；V1和

9、V3同時導通或V2和V4 同時導通，輸出電壓為0。由此可見，4種不同的開關狀態，輸出了3種不同的電壓，即+U、O和-U。在每個功率單元的PWM控制下，每相9個功率單元串聯疊加，共有19種電平即O、U、2U、3U、4U、5U、6U、7U、8U、9U。對應的線電壓，則有33種電平。而一般的變頻器，其輸出電壓的電平數只有2種或3種，因為輸出電壓的電平數越多，變頻器的輸出電壓波形就越接近正弦波，這就使得該變頻器的輸出電壓波形非常接近正弦波。這一優點是其它任何類型的變頻器無法比擬的。圖3 功率單元結構圖3.5、MLVERTD10系列變頻器性能特點1) MLVERTD10系列變頻器為高高結構，10kV直接

10、輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出為單元串聯移相式PWM方式，輸出相電壓至少為19電平，線電壓至少為33電平；2) 系統一體化設計，包括輸入干式隔離變壓器，變頻器等所有部件及內部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。整套系統在出廠前已經進行整體測試；3) 54脈波整流輸入符合并優于IEEE5191992及GB/T1451993標準對電壓失真和電流失真最嚴格的要求；4) 在20100%的負載變化情況內達到或超過0.95的功率因數(無需功率因數補償裝置)；5) 無需濾波器。變頻器可直接輸出正弦電流、電壓波形，對電機沒有特殊的要求，可以使用普通異步電機，電機不必降額使用。具

11、有軟起動功能，沒有電機啟動沖擊引起的電網電壓下跌，可確保電機安全、長期運行；6) 變頻裝置輸出波形不會引起電機的諧振，轉矩脈動小于0.1%?？杀苊怙L機喘振現象。變頻器有共振點頻率跳躍功能；7) 變頻裝置對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和dv/dt的影響8) 變頻器可在輸出不帶電機的情況下進行空載調試，也可在沒有10KV高壓情況下用低壓電進行空載調試9) 變頻器對電網電壓波動有極強的適應能力，在10%范圍內變頻器能滿載工作，在30%的電壓下降情況下變頻器能繼續運行而不跳閘(降載運行)，40%的電壓下降可以短時運行，電網瞬時失電5個周期可滿載運行不跳閘，輕載時時間更長；10) 變頻器

12、的功率單元為模塊化設計，可以從機架上抽出，移動和更換，所有單元可以互換，更換單元不須專用工具，更換一個單元的時間一般小于8分鐘，大大減少了現場維修更換功率單元的時間。11) 控制系統采用全數字微機控制，具有自診斷功能；12) 內置S7-200系列PLC，在現場實現外部邏輯控制時，非常方便。增大了系統可調范圍，提高了系統運行的靈活性；可以根據生產要求靈活設定壓力變化點, 滿足生產的要求。13) 變頻器功率單元和主控系統通訊采用光纖連接，具有很高的通信速率和抗干擾能力，安全性好；14) 控制系統能在線檢測變頻器電流、輸出電流、頻率、電機轉速等；15) 過載能力為120%/1min，完全滿足泵類和風

13、機類負載要求；16) 調速范圍：0-100%連續可調；17) 加/減速時間0.13000 秒 (根據負載情況可設定)；18) 輸出頻率060Hz(根據電機情況可設定)；19) 環境溫度為0+40C，95%相對濕度，海拔1000米以下；20) 變頻器抗地震能力為7級，振動0.5G；21) 臨界速度可跳過(共3組，可任意設定)；22) 采用中文顯示和操作，直觀、清楚，便于學習，容易掌握。觸摸屏可隨時顯示變頻器的工況、工作參數及故障類型和故障點，便于分析和查找。3.6、MLVERTD10系列變頻器控制接口1) 6路420mA或010V模擬量輸入2) 4路420mA模擬量輸出或010V用以輸出電機電流

14、和頻率等指示信號(可程序修改)3) 8點開關量無源輸入：自動起動/停止、手動起動/停止、緊停、復位等4) 8點開關量無源輸出：變頻器就緒、運行、故障等。5) 變頻器帶有RS485通訊接口和以太網接口，可以將輸出頻率、輸出電流等參數通過通訊接口傳送至PLC或DCS3.7、MLVERTD10系列變頻器保護1) 輸入變壓器帶浪涌吸收保護2) 每個功率單元帶三相輸入熔斷器保護3) 變頻裝置有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、變頻器過載、變頻器過熱、電機過載、輸出接地、輸出短路等保護功能4) 變頻裝置有隔離變壓器的各種保護3.8、MLVERTD10系列變頻器主要元器件規格及產地序號元器件名稱元器件型號產地數

15、量廠家名稱1IGBTBSM100GB17D德國54只EUPEC2可控硅SKKH72德國54只SEMIKON3整流二極管SKKD81德國54只SEMIKON4整流橋SKD62德國27只SEMIKON5電解電容3300uf/400v德國324只EPCOS6散熱風機R4E 400-AB 23-05德國3只EBM7變壓器876kVA/10kV北京1臺北京新華都8PLCS7-200德國1個西門子9觸摸屏TP270-10#德國1個西門子3.9、改造后實現的功能1) 軟起動和軟停機功能。采用變頻調速裝置后，風機起動時可以從0轉/分逐漸平穩的升到所需轉數，減少了啟動沖擊和機械摩擦、震動，改善了風機的啟動特性，

16、延長電動機使用壽命。2) 改善了生產工藝。由壓力變送器提供的420mA反饋信號，通過PID壓力自動調節系統，控制變頻輸出，自動保持壓力穩定。由于變頻器的調速平滑，控制精度高，所以管網壓力波動范圍很小，能充分滿足現場工藝要求，同時減少了工人對擋板、閥門調節的工作量和隨機性。3) 接受DCS調控、啟動、停止、手動/自動切換等命令，并能顯示設備狀態、運行參數、故障診斷等。操作簡便，易于觀察。如運行頻率，電流，開環或閉環運行狀態等；具有完善、靈敏的故障檢測、診斷、報警、跳閘等功能，保證電機始終安全運行。4) 節能，降低成本。投入變頻裝置后，風機的擋板處于全開位置，節流損失降到零；由于節流損失的降低，輕

17、載時實現節能運行。四、風機變頻調速節能分析4.1、風機變頻調速節能原理我們知道，風機負載的工作特性具有軸功率和轉速的立方成正比的關系。下面就來分析風機的變頻調速節能原理：根據風機工作原理與運行曲線，我們可以得到圖4中的100轉速運行曲線，這條曲線配合風機在不同風量運行時的特性曲線（阻抗曲線）可以得到在未應用變頻調速情況下使用風門擋板及液力耦合器進行風量調節時的耗用功率。理論上，全流量工作時，采用變頻器和風門擋板時，輸入的功率一致，其功率為AI0K包圍的面積，當風機運行點由A（100流量）點移動到B點（80流量）時，如果采用出口風門控制時，電動機的功率為BH0L包圍的面積，但是采用變頻器拖動風機

18、后，由于特性的改變，其輸入功率為EJ0L包圍的面積，其節能效果為：BHJE包圍的面積。因此在理論上，采用變頻器改造風機后，將會取得很好的節能效果。圖4風機風門調節與變頻調節運行曲線圖根據風機的運行特性以及流體力學理論，當風機的實際操作參數偏離其額定參數時，風機的工作效率也將大大降低（圖5）。當流量變化需要調節時，傳統的方法是：流量的減小往往是通過關小風機擋板來實現，擋板處阻力加大，擋板損失也隨之增大，必然降低風機的總效率，由此而引起的電能損失也是相當可觀的。圖5 風量減小效率降低 圖6 風量減小效率不降低當采用變頻調速裝置時，可以按需要升降電機轉速，改變風機的性能曲線，使風機的額定參數滿足工藝

19、要求。變速前后流量、壓力、功率與轉速之間關系為：、風機在轉速時的流量、壓力、功率；、風機在轉速時的流量、壓力、功率；假如轉速降低一半，即：1/2，則1/8，可見降低轉速能大大降低軸功率達到節能的目的。從圖6可以看出：當轉速由降為時，風機的額定工作參數Q、H、P都降低了。但從效率曲線-Q看，點的效率值與點的效率值基本是一樣的。也就是說當轉速降低時，額定工作參數相應降低，但效率不會降低，有時甚至會提高。因此在滿足操作要求的前提下，風機仍能在同樣甚至更高的效率下工作。4.2、節能計算由于沒有對現場運行和工況進行詳細的了解，故只是粗略進行了節能的預測，詳細的節能預測分析只有對實際現場運行和工況，工藝過

20、程進行綜合分析后給出。下面我們就分別對原料磨系統風機2#和窯尾廢氣處理風機1#進行節能效果預測、估算：（1）原料磨系統風機2#2000KW/10kV電機：根據4.1描述的風機變頻調速節能原理得到的關系，結合本設備的現場運行情況和閥門開度，若變頻調速風機平均轉速按80%計算，當采用變頻調節時耗電為銘牌的0.488倍額功率，考慮到20%的損耗，我們可以得到本風機每小時預計可以節電：2000/0.95*(1-0.512-0.2)=606.3kWh按照每年15天全檢修時間計算，全年可以節電： 606.3(8760-2415)=5092920kWh 電價按0.6元/度元計算，每年可收回投資：509292

21、00.6=305.5萬元。（2）355KW/10kV電機：根據4.1描述的風機變頻調速節能原理得到的關系，結合本設備的現場運行情況和閥門開度，若變頻調速風機平均轉速按70%計算，當采用變頻調節時耗電為銘牌的0.657倍額功率，考慮到20%的損耗，我們可以得到本風機每小時預計可以節電：每小時預計可以節電：355/0.95*(1-0.343-0.2)=170.7kWh按照每年15天全檢修時間計算，全年可以節電： 170.7(8760-2415)=1433880kWh 電價按0.6元計算，每年可收回投資：14338800.6=86萬元五、安裝環境環境溫度 0-40濕 度 小于90（不結露）海拔高度

22、1000m振 動 不高于0.5g安裝地點 戶內（通風、散熱良好）六、小結MLVERT-D10系列高壓大功率變頻器是實現高壓變頻調速系統的主要技術方向，特別適合于風機、泵類工業應用現場。已經被廣大工業用戶接受和充分認可。我公司提出的高壓大功率變頻器方案具有如下幾個高-低方案所無法比擬的優點：1) 單元串聯高壓變頻器輸入移相變壓器實行多重化設計，用以降低輸入諧波電流；諧波污染小，無需考慮諧波抑制。2) 采用二極管整流的電壓型結構，電機所需的無功功率可由濾波電容提供，所以輸入功率因數較高，基本可保持在0.95以上，不需采用功率因數補償裝置。3) 提供正弦波輸出波形，不需要輸出濾波器，對電機無特殊要求。4) 針對高壓變頻調速系統的特殊要求，具有功率模塊重故障的旁通功能和完善的故障保護功能，保證產品具有高度的穩定性和可靠性。5) 對于改造項目來說，不需更換現有電機和高壓電纜。