摘要：本文介紹了新風光電子科技股份有限公司生產的高壓變頻器在山西某焦化廠煤氣鼓風機中的應用情況。通過改造，實現了焦爐鼓風機的高效運行，達到了節能降耗的目的。

關鍵詞：高壓變頻器焦爐鼓風機節能降耗

1.用戶現場情況

焦爐煤氣鼓風機是焦化生產的關鍵設備，它對保證焦爐正常清潔生產、穩定焦炭質量、延長爐體壽命、節約能源起著重要的作用。

山西某焦化公司有2*75孔4.3m搗鼓焦爐，年廠90萬噸冶金焦。由2臺鼓風機承擔全公司生產單位煤氣供應的任務，正常生產時一用一備。焦爐煤氣鼓風機系統主要由離心風機、電機、液力耦合器和變速箱等構成。焦爐煤氣鼓風機風機參數如表1所示。

表1焦爐煤氣鼓風機參數

目前焦爐煤氣鼓風機通過調節液力耦合器來控制鼓風機的轉速，同時配合調節回流閥開度調節供氣壓力，存在的問題有：

（1）在生產過程中，由于煤氣量波動較大，導致焦爐集氣管壓力的調節、控制滯后，通過液力耦合器對系統的控制和調節難以滿足生產要求。

（2）由于液力耦合器頻繁故障，嚴重影響了正常生產。

（3）回流閥打回流存在能量損失。

（4）鼓風機電機長期在工頻狀態下運行，能源浪費較大。

通過分析研究，采用變頻調速技術來改變鼓風機轉速，從而調節供氣管道壓力的大小。變頻調速技術可實現電機連續無級調速，調速范圍寬，調節精度高，變頻調速技術是電機所有調速方案中最高效，最廣泛，最為可靠的方案。

2.新風光公司JD-BP38-1250F高壓變頻調速系統介紹

該焦化公司領導經過反復對比，通過招標方式，選用了新風光電子科技股份有限公司生產的JD-BP38-1250F高壓變頻器(1250kW/10kV）對焦爐鼓風機進行調速改造，改造達到了預期目的。

2.1JD-BP38-1250F高壓變頻器技術指標

高壓變頻器技術參數如表2所示。

2.2JD-BP38-1250F高壓變頻器技術特點

風光牌JD-BP38系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心，采用無速度矢量控制技術、功率單元串聯多電平技術，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標遠小于IEEE519-1992的諧波國家標準，輸入功率因數高，輸出波形質量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，可以使用普通的異步電機。新風光高壓變頻器被評為中國名牌產品。具體來說，風光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：

(1)高性能矢量控制，啟動轉矩大，轉矩動態響應快，調速精度高，帶負載能力強，提高了設備運行的平穩性；

(2)振蕩抑制技術，采用優越的電流算法，有效地抑制輕載電機電流的振蕩，保證系統穩定可靠的工作；

(3)快速飛車啟動技術，特別適用于變頻保護后的重新啟動，可實現變頻器在0.1s之內從保護狀態復位重新帶載運行；

(4)電網瞬時掉電重啟技術，電網瞬間掉電可自動重啟，可提供最長60s的等待時間；

(5)星點漂移技術，檢測到單元故障后，可在100us之內將單元旁路，執行星點漂移技術，保持輸出線電壓平衡，最大程度提高電壓利用率；

(6)工、變頻無擾切換技術，該技術可滿足多電機綜合控制及大容量電機軟啟動的需要；可以實現大容量電機雙向無擾動投切，能有效保證生產的正常進行；

(7)輸出電壓自動穩壓技術，變頻器實時檢測各單元母線電壓，根據母線電壓調整輸出電壓，從而實現自動穩壓功能；

(8)故障單元熱復位技術，若單元在運行中故障，且變頻器對其旁路繼續運行，此時可在運行中對故障單元進行復位，不必等變頻器停機；

(9)多種控制方式，可選擇本機控制、遠控盒控制、DCS控制，支持MODBUS、PROFIBUS等通訊協議，頻率設定可以現場給定、通訊給定等，支持頻率預設、加減速功能；

(10)單元直流電壓檢測：實時顯示檢測系統的直流電壓，從而實現輸出電壓的優化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統控制性能，并可使保證運行維護人員實現對功率單元運行狀況的全面把握；

(11)單元內電解電容因采取了公司專利技術，可以將其使用壽命提高1倍；

(12)具備突發相間短路保護功能。如果由于設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功能，將會導致重大事故。變頻器在發生類似問題時能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發生；

(13)限流功能：當變頻器輸出電流超過設定值，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載突然變化而引起的過流保護，最大限度減少停機次數；

(14)故障自復位功能：當變頻器由于負載突變造成單元或是整機過電流保護時，可自動復位，繼續運行。

3.變頻改造控制方案

該焦化公司鼓風機系統變頻改造采用“一拖二”手動旁路方案，正產生產時一用一備。其一次電路如圖1所示，即配備一臺高壓變頻器，通過切換高壓隔離開關把高壓變頻器切換到要運行的鼓風機上去。高壓變頻器可以拖動1#鼓風機實現變頻運行，也可以通過切換拖動2#鼓風機實現變頻運行。兩臺鼓風機電動機均具備工頻旁路功能。

圖1高壓變頻一次系統接線圖

k1和k2為變頻器旁路開關柜高壓隔離開關；

QF4和QF5為變頻器旁路開關柜高壓斷路器；

QF1和QF3分別為現場1#和2#鼓風機工頻電源高壓斷路器；

QF2為現場變頻電源高壓斷路器；

變頻器為新風光JD-BP38-1250F高壓變頻器；

M1、M2為1#、2#鼓風機電動機。

變頻器控制電機采用“一拖二”控制，旁路開關柜用于工/變頻切換。K1和K2為2個高壓隔離開關，變頻器運行時，要求K1和K2同時閉合。QF4閉合，QF5斷開，QF1斷開，1#鼓風機變頻運行；QF4斷開，QF1閉合1#鼓風機工頻運行；QF5閉合，QF4斷開，QF3斷開，2#鼓風機變頻運行；QF5斷開，QF3閉合，2#鼓風機工頻運行；其中，QF4與QF1、QF5實現電氣互鎖，QF5與QF3、QF4實現電氣互鎖；將控制柜“遠控/本控”開關打至“遠控”位置，將斷路器QF2“就地/遠方”開關打至“遠方”位置，可實現鼓風機的遠控操作。

4.煤氣鼓風機壓力閉環控制

現場的系統構成框圖如圖2所示。

圖2現場系統構成框圖

系統閉環控制過程如下：由智能傳感器對煤氣鼓風機進行實時數據監控和處理，即采集和傳輸鼓風機的運行參數，如：鼓風機的排量Q、電機電流I、鼓風機進、出口壓力，鼓風機站出口壓力P等，并將這些控制參數與期望值及鼓風機本身的特性曲線進行對比和優化計算。其中，鼓風機供氣壓力是系統所需監測和控制的最主要參數。本系統中，在煤氣鼓風機出口管線上安裝一只高可靠性壓力傳感器，將實測的壓力信號與系統的期望值相比，并將其差值送往DCS監控系統進行比例和積分運算，最后將輸出結果送給高壓變頻器，DCS監控系統自動調整高壓變頻器的輸出頻率從而控制煤氣鼓風機的轉速。系統設計為閉環控制系統，將系統實測的壓力信號與供氣要求的壓力期望值進行PID調節，系統及時自動調整高壓變頻器的輸出，保證在期望的壓力下對外供氣，實現供氣的自動控制。

5.煤氣鼓風機變頻改造效果

該焦化煤氣鼓風機高壓變頻器于2017年2月一次成功投入，至今運行穩定，改造達到了預期目的。在變頻改造前，煤氣鼓風機通過打開回流閥方式進行供氣。改造后，通過鼓風機轉速來控制管道恒壓輸送煤氣，既起到節能的效果，又改善了供氣品質，降低了運行噪聲。

5.1節能效果明顯

系統通過變頻改造后，煤氣鼓風機提高了運行效率，降低了運行成本。據統計，改造后供氣單耗平均降低了0.014kWh/m3，目前每天供氣量平均為215600m3/d，每kWh以0.5元計，則一年可以節約電費計算如下：

215600′365′0.014′0.5=550858元。

5.2節約煤氣

由于生產的間歇，每天供氣量的波動較大，且一天中變化頻繁。通過變頻改造，可根據生產要求，實時調整鼓風機的轉速，靈活調整用氣量，使之在滿足系統壓力要求的前提下盡可能減少煤氣的浪費。

5.3其他好處

煤氣鼓風機變頻改造后，除了具有顯著的節能效果外，還有以下優點：實現電機軟啟軟停；改善了現場運行環境，現場操作人員非常歡迎；減少了維護工作量和維護費用，延長了設備的使用壽命。

6.結束語

隨著國家對節能減排工作的越來越重視，企業通過各種措施降低生產成本，其中變頻技術起到了關鍵作用，取得了明顯的經濟效益和社會效益，適應了國家建設資源節約型社會的潮流。

參考文獻

新風光電子使用手冊[Z]新風光電子科技股份有限公司。