河南省同力鶴壁水泥有限公司成立于1995年,現有2條日產2500噸水泥熟料新型干法生產線,年產水泥200萬噸。公司注意挖掘自身潛力,強化節能意識,并付諸于實施,于2006年12月就對二期生料磨循環風機進行高壓變頻改造,取得了良好的經濟效益與社會效益。
一、生料磨循環風機改高壓變頻器拖動的必要性
我公司二期生料磨循環風機為沈陽電機股份有限公司生產的轉子繞線異步電機(YRKK630-6,10kV,1000kW)拖動,原有的運行方式為電機全速運行,啟動方式是轉子串水電阻啟動,啟動結束后自動短接轉子滑環,電機全速運行,這樣的運行方式存在如下弊端:
1.風機調節反應滯后,調節速度慢,調節精度不高。
依靠風門調節執行器來調節風門開度,受機械部分限制調節速度有限,調節精度亦受影響,往往對現場的風量控制不是很到位。并且,隨使用年限增加,擋板開度指示出現偏差,造成調節的誤差增加。
2.風門調節浪費電能,不科學,不經濟。
電機額定電流為70A,而電機實際運行電流平均為60A左右,閥門開啟僅為70%左右,采用風門調節,人為改變了風道的阻力曲線,大量的能源白白浪費在風門上。
3.電機全速運行受到考驗,電機和風機維護周期短。
因電機全速運行,電機軸瓦和風機等機械部分磨損較快,轉子滑環的碳刷磨損也較快,更換周期短。
二、調速方式的選擇
大功率高壓異步電動機的主要調速方式有以下幾種:串級調速、內反饋斬波調速、液力耦合器調速及變頻調速等。高壓變頻調速較其他調速方式有以下無法比擬的優點:
1.變頻器采用液晶顯示數字界面,可隨時顯示電壓、電流、頻率和電機轉速,可以非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態和故障信息。
2.精確的頻率分辨率和很高的調速精度,完全可以滿足各種生產工藝工況的需要。
3.具有電力電子保護和工業電氣保護功能,保證變頻器和電機在正常運行和故障時安全可靠。
4.電機可實現軟啟動、軟制動;啟動電流小,減輕了對機械負載的沖擊;電機啟動的時間連續可調,減少了對電網的影響。
5.具有就地和遠程操作功能。
6.減少配件損耗,延長設備使用壽命,提高勞動生產效率。
當時,通過對國內外廠家的比較,我公司選用了北京利德華福電氣技術有限公司生產的HARSVERT-A10/090高壓變頻器。
三、改造項目具體實施方案和過程
根據現場的實際情況,旁路柜采用了一拖一自動方案,此結構是自動旁路的典型方案。基本原理是:使用了3個高壓隔離開關(GS1、GS2和GS3)和3個高壓真空接觸器(KM1、KM2和KM3)組成(如圖1,GF為原高壓開關柜內的斷路器)要求KM1和KM2不能與KM3同時閉合,在電氣控制回路和PLC程序上實現互鎖,變頻正常啟動時,KM1先閉合,KM2后閉合,正常停車時KM2先斷開,KM1后斷開;當變頻運行期間變頻器報重故障時自動投入旁路運行(參數可設),KM1和KM2同時斷開后KM3閉合,轉入工頻運行;變頻器出現故障短時不可修復,直接工頻啟動時,手動合上KM3即可。
現場原有的水電阻裝置繼續保留,變頻啟動時,取KM1的合閘信號直接短接電機轉子滑環,由高壓變頻器對電機實現軟啟動;變頻運行報重故障時自動旁路,KM1和KM2斷開,水電阻短接接觸器斷開,KM3合閘信號啟動水電阻裝置正常投入運行(僅啟動,啟動完畢后仍短接轉子);當工頻直接啟動時,KM3合閘信號直接啟動水電阻實現軟啟動功能。KM3合閘信號(旁路運行信號)直接進DCS,提示中控進行閥門調節風量。
高壓變頻器銘牌 |
電機銘牌 |
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型號 |
HARSVERT-A10/090 |
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