完美无谐波高压变频器在脱硫风机上的应用

杜 靖（河北钢铁集团邯郸钢铁公司炼铁部，河北 邯郸 056003）

完美无谐波高压变频器在脱硫风机上的应用

杜 靖
（河北钢铁集团邯郸钢铁公司炼铁部，河北 邯郸 056003）

邯郸钢铁公司90平米烧结机烟气脱硫项目中，使用了西门子完美无谐波高压变频器驱动脱硫增压风机电机，结合高压变频器的矢量控制以及现场实际工况，产生了较大的经济效益。

完美无谐波高压变频器；高压变频器；脱硫风机

0　引言

炼铁厂烧结机烟气脱硫项目是国家重点的环保项目。邯钢炼铁部现有90m2烧结机机头两台，90m2烧结机单烟道需处理烟气量为600000m³/h。烧结生产过程中除了产生大量粉尘外，还产生硫化物、氮氧化物、重金属、二恶英等有害物质，对环境造成污染。烧结机脱硫工艺分为两条主抽风烟道，这两条烟道内的烟气分别经电除尘器、主抽风机、汇入一个烟道进入脱硫工艺流程，脱硫之后含粉料的烟气送入布袋除尘器进行净化，由增压风机经出口烟道排入大气。本文介绍了西门子完美无谐波高压变频器在脱硫增压风机上的应用，达到了高性能调速以及节能的目的。

1　高压风机的变频器调速原理。

风机驱动一般采用异步电动机，异步电动机的转速计算公式如下：

式中，n为转速；f为步频；s为转差率；p为极对数。通过改变频率f来改变电机的转速。

2　完美无谐波高压变频器的运行原理

6kV GEN3系列变频器主电路图如图1所示。采用单元串联型拓扑结构如图2所示。

图1　6KV变频器主电路拓扑图

图2　6KV单元串联型拓扑结构图

输入移相变压器为延边三角形连接、通过控制线圈匝数和延边长度使各副边绕组输出线电压相等但有一定的相位差，副边绕组输出线电压为630VAC。6kV GEN3系列变频器每相有6个功率单元，共需18个单元。每个单元提供单相最高为电压647VAC，每相6个功率单元的输出进线串联，串联后得到的三相高压电进线星型连接，中性点浮空。变频器不是采用传统的器件串联方式来实现高压输出，而是采用整体功率单元串联，所以不存在器件串联引起的均压问题。对于变频器输出的其它电压等级，功率单元的数量不同。

3　完美无谐波高压变频器优点

完美无谐波系列变频器本身提供正弦波输出，输出波形通过移相叠加，因此输出波形好。消除了引发电机发热的有害谐波。同时变频器引发的转矩脉动也被消除，降低了施加在负载设备上的机械应力。共模电压和dV/dt 产生的应力也减至最小。

4　故障处理

完美无谐波高压变频器在我厂脱硫风机应用中曾出现过无法停车的故障。该变频器的启动信号，停止信号接通2秒时即可实现变频器的启动与停止。经现场排查，发现控制变频器停车信号受到干扰，即在变频器接收到停车信号，停车过程中由于感应电的产生，使得启动信号传入变频器，变频器重新启动，导致无法停车。将24伏控制电缆与220伏的信号电缆分开铺设，做好接地处理，解决了该故障。该变频器还曾出现过UPS电源报警故障，检查发现为UPS的电池故障。通过更换同型号的12V直流电池解决，在变频器日常维护中，应按厂家说明，定期对UPS电池充放电处理。

5　节能分析

变频器铭牌：额定功率2000KW，输入电压10KV，输入电流141A，输出电压0～6KV。高压电机铭牌：型号：YSPKK710-8，额定功率1800KW额定电压10KV，额定电流129.4A，功率因数0.85，频率50HZ，额定转速745RPM。由于变频器的额定输出电压最高为6KV，在实际应用中，电动机的接线方式改为角形接法。

按照生产工艺的要求，烧结机单系列生产时频率设为30HZ左右，双系列生产时频率设为45HZ。按照每月平均5天的单系列生产，根据能耗公式：。

双系列运行时，频率为45HZ，线电压为5426V，线电流为149A，双系列时消耗有功功率为1010KW。单系列运行时，频率为32HZ，线电压为3850V，线电流为112A，单系列时消耗有功功率为537KW。按电价0.5元计算，全年可节约经济效益为34万元。

［1］西门子完美无谐波空冷型GEN3系列高压变频器用户手册.版本3.0［K］.

［2］唐兴隆.完美无谐波高压变频器在武钢炼铁厂除尘风机上的应用［J］.全国冶金自动化信息网2008年会论文集，2008：24-26.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.010