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高压变频器维修变频技术在冶金工业中的应用

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高压变频器维修变频技术在冶金工业中的应用

发布日期:2017-09-14 作者: 点击:

变频技术在冶金工业中的应用


    冶金行业在国民经济建设中占有重要的位置,是和中国社会物质文明发展与建设过程中息息相关的产业。冶金行业不同于其他行业的主要特点是规模较大、连续生产的流程性企业,车间内已实现高度自动化控制系统,车间内有大量的设备在高速运转,高消耗的主要设备如风机、水泵等。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦,年耗电量约占全国用电量的60%,但电机的驱动系统的能源利用率不高,造成能源浪费严重,尤其在当今资源不可再生的状况下,提高能源利用率势在必行。当前工业应用最多的是变频技术,轻载时,通过对电机转速控制,达到有效平稳启动,达到稳压,减少设备磨损,利于节能和电网维护,具有广泛的社会效益和经济效益。


  1、变频技术分析


  高压变频器维修变频控制都采用矢量控制方式,其原理特点是使异步电动机具有与直流电动机相同的转矩生成机理,其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压,再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源,使电机获得无级调速所需的电压和电流,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。变频调速技术以其显着的节电效果、优良的调速性能及系统可靠性和延长设备使用寿命等优点而成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。变频调速装置通常由整流器、平波电抗器或滤波电容器、逆变器及控制电路组成。在中间直流电路中串接平波电抗器作储能元件的称为电流型变频器。中间直流回路并接滤波电容器作储能元件的称为电压型变频器。整流器将输入的工频交流电变换为直流电,经中间直流环节输入至逆变器,逆变器将直流电流变换为可调电压、可调频率的交流电输入到电动机。能根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速,从而大幅度提高电机的工作效率。


  2、变频节能方式研究


  2.1 风机节能原理


  冶金行业中水泵和风机是典型的变转矩负载。由流体力学可知,风机和水泵的电动机的轴功率P与其流量(风量)Q,扬程(压力)H之间的关系式如下:P∝Q×H,当流量由Q1变化到Q2时,电动机的转速为N1、N2,Q、H、P相对于转速的关系如下:


  Q2=Q1×(N2/N1) ①


  H2=H1×(N2/N1)2 ②


  P2=P1×(N2/N1)3 ③


  由公式①②③可知,流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,功率P与转速N的立方成正比。如果风机的效率一定,当要求调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时输出功率P成立方关系下降。即风机电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:1台风机电机功率为550kW,当转速下降到原转速的4/5时,其耗电量为281.6kW,省电48.8%,当转速下降到原转速的1/2时,其耗电量为68.7kW,省电87.5%。


  2.2功率因数补偿节能


  无功功率不但增加线损和设备的发热,更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低,大量的无功电能消耗在线路当中,设备使用效率低下,浪费严重,普通风机水泵电机的功率因数在0.6~0.7之间,使用变频调速装置后,由于变频器内部滤波电容的作用,从而减少了无功损耗,可有效增加电网的有功功率。


  2.3 软启动节能


  如工业中的电机采取硬启动,启动电流大约是额定电流的6倍左右,这样将会对电网容量要求较高,并且启动时产生的较大电流及震动将会对挡板和阀门造成极大的损害,对现场设备管路的使用寿命极为不利,硬启动所产生的电流对操作人员的安全系数进一步降低。通过使用变频装置后,电机启动电流从零开始,平缓升至到电机稳定工作状态,减少了对电网冲击,提高了现场设备使用寿命,降低维护成本。


  3、变频技术在风机中的应用


  在冶金工业中,风机是加热炉重要设备之一,是冶金行业中需要长时间连续运行的设备,通常工业中所应用的风机、水泵采用挡板、阀门进行流量控制、造成了大量的能源浪费。运行效率的高低直接关系到风机消耗的成本大小,传统的电机控制方式是保持转速恒定,通过阀门调节流量,这种运行方式不仅能耗大,而且频繁的风量调节,容易造成阀门损坏或密封不牢,对设备产生较大的损害,严重会影响生产。目前尽管有多种转速调节方式进行节能,但较为广泛的是变频调速方式,采用变频器对风机水泵等机械装置进行调速控制来控制风量、流量,在很大程度上减少了异步电机启动时对电机和风机的轴造成损伤,并且调速和控制精度进一步提高,更有利于控制风量,从而优化钢坯加热工业流程,为后续钢坯轧制提供了可靠的产品质量保障,另外节能效果显着,取得了良好的经济效益和社会效益。


  变频技术在冶金工业大功率的传动系统应用已成为节能减排的一种趋势,变频技术不仅提高了冶金设备机组的稳定性,还有效降低了冶金成本及能耗,是当前一种理想的调速控制方式。


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