摘 要：變頻器的正確選用對(duì)于機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是至關(guān)重要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，合理選擇變頻器電壓等級(jí)，在一定的功率范圍內(nèi)（1000Kw以下）盡量選擇低壓變頻器，同時(shí)按照機(jī)械設(shè)備的類型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制方式和防護(hù)等級(jí)的變頻器。 關(guān)鍵詞：變頻器 精度 選型 變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是理想的調(diào)速方案，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的整體快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)品的要求逐漸提高，變頻器調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，在許多速度控制應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，它除了具有優(yōu)良的調(diào)速性能之外，還具有顯著的節(jié)能效果，特別是變頻器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)和水泵上，該類負(fù)載在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng)用數(shù)量眾多，分布極廣，耗電量巨大，且調(diào)速范圍又有限（一般50%-100%），是一個(gè)很有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域。 以電廠為例，大量的鍋爐輔機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)容量一般較大，定速運(yùn)行時(shí)存在嚴(yán)重電能浪費(fèi)問(wèn)題。采用大功率變頻器，可以對(duì)電廠的鍋爐風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備，如鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、鍋爐送水泵、冷凝水泵、沖渣水泵、灰漿泵等進(jìn)行配套或改造，節(jié)電效果非常顯著。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)很高的自動(dòng)化控制，使鍋爐運(yùn)行更加安全可靠，如引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速使?fàn)t膛負(fù)壓更加穩(wěn)定；一次風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速送風(fēng)更加穩(wěn)定，煤的燃燒更加徹底；灰漿泵變頻調(diào)速能夠保護(hù)灰漿泵電機(jī)，防止泵堵塞過(guò)載燒毀電機(jī)等。 一、國(guó)內(nèi)電廠大功率電機(jī)現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)電廠鍋爐輔機(jī)大部分風(fēng)機(jī)和水泵的功率在200kW-2000 kW，按照國(guó)內(nèi)慣例，200kW以上的電動(dòng)機(jī)均采用6kV電動(dòng)機(jī)，使得電廠主要輔機(jī)都采用6kV電動(dòng)機(jī)，電力部門從減小線損的角度出發(fā)，希望提高供電電壓，大力推行10kV，用戶從簡(jiǎn)化配制的角度出發(fā)，自然希望200Kw以上的電動(dòng)機(jī)和變頻器采用6kV或10kV，這種配置的優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用和安裝工作量；可以直接加裝變頻器旁路開關(guān)，在變頻器發(fā)生故障時(shí)，可以直接通過(guò)旁路開關(guān)切換到6kV或10kV廠用母線上來(lái)，不必中斷運(yùn)行。然而選用6kV或10kV“直接”變頻，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看都不合理。目前所有的“直接”高壓變頻都不是真正的直接變頻，在其輸入側(cè)都有變壓器或者依靠電子器件的串聯(lián)，因此電動(dòng)機(jī)和變頻器沒有必要和電網(wǎng)電壓一致。從經(jīng)濟(jì)角度看一臺(tái)560kW高壓變頻器售價(jià)是低壓660V或690V變頻器售價(jià)的一倍多，售價(jià)超過(guò)120萬(wàn)。說(shuō)明在一定的功率范圍內(nèi)，即使考慮到更換電動(dòng)機(jī)和添加整流變壓器的費(fèi)用，選擇低壓方案也比高壓方案要經(jīng)濟(jì)的多，后期的設(shè)備維護(hù)成本，維修的技術(shù)要求都要求的低。 二、高低壓變頻器結(jié)構(gòu)比較 近年來(lái)各種高壓變頻器不斷出現(xiàn)，可是到目前為止，高壓變頻器還沒有像低壓變頻器那樣近乎統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)二極管整流電路，一個(gè)中間直流回路，一個(gè)逆變橋組成，逆變橋通常由1.2kV（380V變頻器），1.７kV（690V變頻器），IGBT組成，每個(gè)橋臂一般只用一個(gè)功率器件。高壓變頻器結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，通過(guò)多年的不斷研究一種以北京利德華福為代表的采用多重化技術(shù)制作的高壓變頻器，也就是用小功率器件實(shí)現(xiàn)大功率變換的一種手段。所謂多重化技術(shù)就是每相由幾個(gè)低壓PWM功率單元在其輸出端通過(guò)某種方式（如變壓器）串聯(lián)或并聯(lián)組成，各功率單元由一個(gè)多繞組的隔離變壓器供電，由低壓?jiǎn)卧?lián)疊加達(dá)到高壓輸出或并聯(lián)達(dá)到大容量輸出的目的。另一種是以成都佳靈為代表的多管直接串聯(lián)的兩電平變換電路高壓變頻器，主要是將功率器件串、并聯(lián)使用，來(lái)滿足系統(tǒng)高壓變頻的要求，串、并聯(lián)在一起的各種器件，被當(dāng)作單個(gè)器件使用，利用較為成熟的低壓變頻器的電路拓?fù)淇刂撇呗院涂刂品椒?，?shí)現(xiàn)高壓變頻器產(chǎn)品。這樣做的難點(diǎn)是串聯(lián)開關(guān)管需要?jiǎng)討B(tài)均壓和靜態(tài)均壓，對(duì)驅(qū)動(dòng)控制電路整體要求較高，還需要解決du/dt，抗共模電壓，正弦波濾波等諸多技術(shù)問(wèn)題。再一種是以清華大學(xué)電機(jī)系為代表的二極管箝位型三電平變換電路高壓變頻器，目的是克服功率器件直接串聯(lián)時(shí)所需的均壓?jiǎn)栴}，在多管直接串聯(lián)的基礎(chǔ)上引入了箝位二極管概念，避免器件直接串聯(lián)引起的動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}。除了上述三種主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式的高壓變頻器外，近年來(lái)又出現(xiàn)飛跨電容箝位型三電平變換電路，電容自舉多電平變換電路等多種形式的高壓變頻器，無(wú)論何種形式都伴隨著自身的相適應(yīng)的控制方法和理論，任何一種控制方法都較低壓普通二電平變頻器復(fù)雜，伴隨著一系列要解決的難題，像功率器件選型、雜散參數(shù)處理、絕緣、電磁干擾、散熱冷卻、器件的場(chǎng)域分析、能量控制、du/dt和di/dt的影響、暫態(tài)過(guò)程控制等問(wèn)題的解決，這些都是低壓變頻器不曾出現(xiàn)或出現(xiàn)極少的問(wèn)題，或是低壓變頻器容易解決的問(wèn)題，因此使用低壓變頻器對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更為可靠、簡(jiǎn)單。 三、變頻器選型 變頻器的正確選用對(duì)于機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行是至關(guān)重要的。選擇變頻器，首先要根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況出發(fā)，合理選擇變頻器電壓等級(jí)，在一定的功率范圍內(nèi)（1000Kw以下）盡量選擇低壓變頻器，同時(shí)按照機(jī)械設(shè)備的類型、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和使用環(huán)境的要求，決定選用何種控制方式和防護(hù)等級(jí)的變頻器。 3.1 合理選用變頻器電壓等級(jí) 目前，變頻器合理的電壓登級(jí)是由功率器件承受電壓水平?jīng)Q定的，而某一電壓等級(jí)下變頻器可能的功率范圍則由功率器件的承載電流能力決定；受電力電子器件電壓及電機(jī)允許的du/dt限制，10kV變頻器必須多電平，多器件串聯(lián)。造成線路復(fù)雜，價(jià)格昂貴，可靠性差，維護(hù)成本高。對(duì)于10kV變頻器若使用1700V IGBT器件，需10串，三相供120支器件；若使用3300V 器件，也需5串供60支器件，數(shù)量巨大，可靠性必將受到影響。另一方面高壓變頻器使用器件一般電流小，器件的電流能力得不到充分利用，以710kW為例，10kV電動(dòng)機(jī)電流僅有50A左右，目前耐壓1700V的IGBT電流已做到2400A，3300V器件電流達(dá)1600A，有大電流器件不用，偏要用大量小電流器件串聯(lián)，其結(jié)構(gòu)極不合理。即使電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到2000kW，電流也只有150A左右，仍顯很小。實(shí)際應(yīng)用中為了電平隔離，改善輸入電流波形及減小諧波，大部分高壓變頻器輸入側(cè)都加有輸入變壓器，既然有變壓器，變頻器和電動(dòng)機(jī)的電壓就沒有必要和電網(wǎng)電壓一樣，非用6kV或10kV不可。因此就有了變頻器和電動(dòng)機(jī)的合理電壓等級(jí)問(wèn)題。過(guò)去電動(dòng)機(jī)中低壓200kW分界主要考慮電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，起動(dòng)電流5-7倍額定電流，若使用10kV/380V電力變壓器，其容量2000kVA，短路阻抗6%左右考慮，開關(guān)的瞬時(shí)脫扣值就很大了，如要提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電質(zhì)量的話，變壓器阻抗還希望進(jìn)一步降低；但是阻抗越小，則帶來(lái)系統(tǒng)短路電流就會(huì)增大，更不利于電器設(shè)備選擇，線路中的開關(guān)的分?jǐn)嗳萘窟€要進(jìn)一步提高，勢(shì)必造成選型成本的提高，造價(jià)提升。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)380V母線壓降限制在50%左右的話，就要再加大變壓器容量，短路電流會(huì)太大，低壓開關(guān)將難以承受。采用變頻器調(diào)速后，起動(dòng)電流被限制在額定電流值內(nèi)，低壓變頻器容量目前可做的很大，ABB等公司掌握了逆變單元的并聯(lián)輸出技術(shù)，低壓變頻器容量可以做到2900kW，為我們大量選用低壓大功率變頻器提供了可能。在實(shí)踐中我們可以把原來(lái)僅起到隔離作用的進(jìn)線變壓器10Kv/6kV或6Kv/6kV，改為6Kv/690V、6Kv/380V的進(jìn)線變壓器，則可獲得690V和380V電源電壓，為大量采用低壓大功率變頻器提供了可能。目前國(guó)內(nèi)660V或690V低壓電動(dòng)機(jī)容量已做到1000-1200Kw，使選型更為便捷。 3.2 機(jī)械設(shè)備的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 人們?cè)趯?shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的不同，分為三大類型：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載。 3.2.1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 在這類負(fù)載中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定，負(fù)載功率則隨著負(fù)載速度的增高而線形增加。傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓機(jī)和機(jī)械設(shè)備的進(jìn)給機(jī)構(gòu)等摩擦類負(fù)載以及起重機(jī)、提升機(jī)、電梯等重力負(fù)載，都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且要有足夠的過(guò)載能力。如果需要在低速下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)籠型異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)高。 3.2.2 恒功率負(fù)載 這類負(fù)載的特點(diǎn)是需??似保持不變。金屬切削機(jī)床的主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等，都屬于恒功率負(fù)載。 負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而超過(guò)弱磁點(diǎn)后，進(jìn)入弱磁調(diào)速區(qū)，變頻器輸出電壓不在增加，速度增加，轉(zhuǎn)矩下降，最大允許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。 3.2.3 風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載 這類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。各種風(fēng)機(jī)、水泵和油泵，都屬于典型的流體類負(fù)載。流體類負(fù)載通過(guò)變頻器調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度節(jié)約電能。由于流體類負(fù)載在高速時(shí)的需求功率增長(zhǎng)過(guò)快，與負(fù)載轉(zhuǎn)速的三次方成正比，所以不應(yīng)使這類負(fù)載超工頻運(yùn)行。電廠中該類負(fù)載設(shè)備占很大比例。了解了設(shè)備的負(fù)載類型，在選擇變頻器還不夠，還需要選擇正確的電壓等級(jí)。 知道電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載類型，選擇了正確供電電壓，在實(shí)際選擇變頻器還要依據(jù)電機(jī)額定電流值作為變頻器選擇的主要依據(jù),電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外,應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波,會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞.因此用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻網(wǎng)供電相比較電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10％，而溫升會(huì)增加20％左右。所以在選擇變頻器時(shí),應(yīng)考慮到這種情況,適當(dāng)留有余量, 以防止溫升過(guò)高,影響變頻器的使用壽命。 另外，變頻器與電動(dòng)機(jī)安裝距離較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)該采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以在選擇變頻器時(shí)應(yīng)放大一檔或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。只有正確地選擇了變頻器，才能保證改造和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 下面用一個(gè)具體的事例，說(shuō)明低壓大功率在電廠新上項(xiàng)目的成功應(yīng)用。 四、低壓大功率變頻器的實(shí)踐 經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱電優(yōu)先，在這一背景之下，2004年秦皇島同和熱電有限公司進(jìn)行二期擴(kuò)建項(xiàng)目，工程主要由1×24MW雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組配1臺(tái)170t/h循環(huán)流化床鍋爐、主廠房的建設(shè)及基礎(chǔ)工程施工，鍋爐的輔機(jī)四臺(tái)大功率電動(dòng)機(jī)，其中引風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：1120KW；一次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：710KW；二次送風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率：450KW；循環(huán)泵電機(jī)額定功率：680KW。若都采用高壓6kV變頻器勢(shì)必增加擴(kuò)建項(xiàng)目一次投資費(fèi)用，通過(guò)我們大力推薦使用低壓大功率變頻器，加之廠家的實(shí)際考察，最終采用了ABB低壓變頻器。 具體的變頻器型號(hào)與應(yīng)用如下： ACS800-07-0580-7；具體電流值488A。 用于拖動(dòng)450KW/690V二次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流：441A。 ACS800-07-0870-7；具體電流值729A。 用于拖動(dòng)循環(huán)泵680KW/690V循環(huán)泵變頻電機(jī)；電機(jī)電流：705A ACS800-07-1060-7；具體電流值885A。 用于拖動(dòng)710KW/690V一次風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)；電機(jī)電流：736A ACS800-07-1500-7；具體電流值1208A。 四、套裝置附件的詳細(xì)說(shuō)明如下： 1）四套裝置都配有進(jìn)線電抗器作為交直交變頻器，進(jìn)線電抗器不僅可以大大減少進(jìn)線電網(wǎng)諧波，而且可以減少對(duì)設(shè)備的電流沖擊，保證設(shè)備的可靠性。ABB公司把進(jìn)線電抗作為標(biāo)配內(nèi)置于整流模塊內(nèi)； 主要作用是：抵制或消除變頻器輸入電流中的高次諧波通過(guò)電網(wǎng)，對(duì)電子回路和電子設(shè)備的干擾。 2）四套裝置都配有熔斷器組合開關(guān) 主要作用是：保護(hù)整流進(jìn)線單元電子元器件，為了給操作維護(hù)人員一個(gè)明確的斷點(diǎn)，必須在變頻裝置進(jìn)線側(cè)加裝隔離開關(guān)，作為明顯的操作斷點(diǎn)；保證檢修人員安全或停機(jī)時(shí)分合主電路存有明顯斷點(diǎn)；嚴(yán)禁帶負(fù)荷分?jǐn)啻碎_關(guān)。 3）四套裝置都配有接觸器+急停開關(guān) 主要作用是：為了設(shè)備的可靠保護(hù)，在出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，按急停開關(guān)，依靠進(jìn)線接觸器作為自動(dòng)跳閘器件，切斷主電路，保證設(shè)備和人身安全；使系統(tǒng)更加安全、方便，便于遠(yuǎn)程操作。 4）四套裝置都配有Du/dt濾波器 主要作用是：變頻器會(huì)對(duì)電機(jī)帶來(lái)明顯的繞組絕緣沖擊電壓、以及不對(duì)稱的軸承電流，對(duì)電機(jī)的使用（壽命）帶來(lái)明顯影響；除非特制電機(jī)，通常690VAC電機(jī)所用變頻裝置必須加上du/dt濾波器，以確保電機(jī)的可靠使用； 另外對(duì)減少對(duì)電機(jī)的噪聲，降低電磁輻射，大幅度衰減高頻成分，確保電磁環(huán)境干凈，延長(zhǎng)電機(jī)壽命都有一定好處。 5）四套裝置都配有12脈波整流器 每套裝置都配有兩套6脈波整流器，組成12脈波整流器——可以有效地消除電流中的11次以下諧波，減少對(duì)電網(wǎng)諧波干擾，凈化電網(wǎng)環(huán)境。 4.1 工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 秦皇島同和電廠170噸鍋爐輔機(jī)使用的是ABB公司生產(chǎn)的ACS800大功率變頻器，采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC），它屏棄了矢量控制中的解耦思想，而是通過(guò)時(shí)時(shí)檢測(cè)磁通幅值和轉(zhuǎn)矩值的方式來(lái)分別與磁通和轉(zhuǎn)矩給定值進(jìn)行比較，并由磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器直接輸出所需要的電壓矢量值，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)由速度控制環(huán)和轉(zhuǎn)矩控制環(huán)組成。ABB公司將DTC技術(shù)和模糊控制理論合二為一，生產(chǎn)的高性能、低成本的變頻器調(diào)速產(chǎn)品，并且性能大大優(yōu)于矢量控制變頻器。 在DTC中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。高速數(shù)字信號(hào)處理器與先進(jìn)的電機(jī)軟件模型相結(jié)合使電機(jī)的狀態(tài)每秒鐘被更新40,000次。由于電機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地更新，逆變器的每一次開關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。這意味者傳動(dòng)可以產(chǎn)生最佳的開關(guān)組合并對(duì)負(fù)載擾動(dòng)和瞬時(shí)掉電等動(dòng)態(tài)變化做出快速響應(yīng)。根據(jù)設(shè)定情況分別響應(yīng)，由于存在中間直流環(huán)節(jié)，可以有效抑制電壓降低，為變頻器判斷繼續(xù)工作還是故障保護(hù)提供了保證。在DTC中不需要對(duì)電壓、頻率分別控制的PWM調(diào)制器。因此沒有固定的斬波頻率，在實(shí)際運(yùn)行中，不會(huì)產(chǎn)生其它變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)所發(fā)出的那種高頻噪聲，同時(shí)也降低了變頻器本身的功耗。豐富、靈活的輸入輸出口定義功能，可在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)用戶要求而不需要任何附加電路。 4.1.1 三臺(tái)風(fēng)機(jī)的作用 循環(huán)硫化床鍋爐采用平衡通風(fēng)方式，每臺(tái)鍋爐配一次、二次風(fēng)機(jī)各一臺(tái)，燃燒室需要的空氣從一次、二次風(fēng)機(jī)吸入后分別送進(jìn)空氣預(yù)熱器中加熱，加熱后的一次風(fēng)送入沸騰床及反料器，二次風(fēng)進(jìn)入爐膛，燃料在燃燒室中與空氣混合燃燒，一次空氣從底部通過(guò)爐排均勻送入爐膛，起到燃燒化作用，二次空氣通過(guò)爐膛夾層預(yù)熱，然后進(jìn)入二次燃燒室，起到二次燃燒作用，一次空氣和二次空氣通過(guò)固定好蝶閥位置，根據(jù)爐膛的燃燒情況，通過(guò)一、二次風(fēng)機(jī)變頻器，改變風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)整空氣用量目的。引風(fēng)機(jī)用以維持爐膛負(fù)壓燃燒。 4.1.2 引風(fēng)機(jī)的作用 引風(fēng)機(jī)用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率，減少環(huán)境污染為主要目的，利用現(xiàn)代自控技術(shù)、通過(guò)上位DCS小型分散二級(jí)控制方式，結(jié)合媒質(zhì)的燃燒情況，檢測(cè)爐膛壓力、煙氣含氧量、排煙溫度等多參量，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器進(jìn)行可靠控制，隨時(shí)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而自動(dòng)監(jiān)視爐膛壓力，以維持負(fù)壓燃燒。要求在不同的負(fù)荷條件下，保持主汽壓力的恒定，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛的燃料量及空氣量，使鍋爐的蒸汽產(chǎn)量與汽輪機(jī)的耗汽量及供熱量相平衡。爐膛負(fù)壓太小甚至偏正，局部地區(qū)容易噴火，不利于安全生產(chǎn)，也不利于環(huán)境衛(wèi)生；如果負(fù)壓太大會(huì)使大量冷空氣漏入爐子，增大引風(fēng)機(jī)負(fù)荷和排煙帶走的熱損失，不利于經(jīng)濟(jì)燃燒。爐膛負(fù)壓必須?引風(fēng)變頻器的頻率來(lái)控制，并且引入送風(fēng)量作為前饋信號(hào)參與整個(gè)控制。自動(dòng)控制過(guò)程由上位機(jī)來(lái)完成。 4.1.3 一次送風(fēng)機(jī)的作用 一次送風(fēng)機(jī)用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率，減少環(huán)境污染為主要目的，通過(guò)上位機(jī)DCS系統(tǒng)，隨時(shí)調(diào)節(jié)一次送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，從而自動(dòng)監(jiān)視爐膛含氧比例，維持正常燃燒。使空氣和燃料保持適當(dāng)比例，是燃燒過(guò)程的最佳操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施。維持經(jīng)濟(jì)燃燒，關(guān)鍵是保持合適的風(fēng)煤比。當(dāng)煤的體積流量改變之后，應(yīng)當(dāng)按一定的比值關(guān)系改變一次送風(fēng)量。改變風(fēng)量依靠一次風(fēng)機(jī)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。先調(diào)整好爐排下各風(fēng)室的風(fēng)門開度，再調(diào)整一次風(fēng)機(jī)變頻器頻率作為控制風(fēng)量的手段。自動(dòng)控制過(guò)程由上位機(jī)來(lái)完成。使用ABB公司的變頻器可以使送風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)控制，既減小了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，又減少了鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)磨損和設(shè)備的沖擊能耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的電氣和機(jī)械壽命。 4.1.4 二次風(fēng)機(jī)的作用 二次風(fēng)機(jī)用以配合鍋爐控制系統(tǒng)以節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率，減少環(huán)境污染為主要目的，通過(guò)上位機(jī)DCS系統(tǒng)，隨時(shí)調(diào)節(jié)二次風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，使空氣和燃料保持適當(dāng)比例，是完成燃燒過(guò)程的最佳操作條件，是提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施。維持經(jīng)濟(jì)燃燒，關(guān)鍵是保持合適的風(fēng)煤比。當(dāng)煤的體積流量改變之后，應(yīng)當(dāng)按一定的比值關(guān)系改變送風(fēng)量。只靠改變一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量很難實(shí)現(xiàn)；需要二次風(fēng)機(jī)的配合，使煤在二次燃燒室充分燃燒，二次風(fēng)機(jī)受一次風(fēng)機(jī)的影響，在使用中一定加以注意，并限制電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速，充分利用二次風(fēng)量達(dá)到最佳燃燒目的，使鍋爐達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。 上述風(fēng)機(jī)使用變頻器不僅可以完成生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)可以使風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)控制，既減小了 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，又減少了風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)磨損和設(shè)備的沖擊能耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的電氣和機(jī)械壽命。另外變頻器輸出帶有一定的高次諧波，可能加速電動(dòng)機(jī)的絕緣老化，這一點(diǎn)在使用中應(yīng)加以注意。 五、進(jìn)線單元 進(jìn)線電源：690V。 四臺(tái)大變頻器都配有進(jìn)線開關(guān)柜，接觸器、急停開關(guān)。進(jìn)線接觸器可選件包括柜門上的急停按鈕，外部急停按鈕可以引線至柜內(nèi)端子排，按下急停開關(guān)，急停命令封鎖逆變器半導(dǎo)體，切斷主接觸器，電機(jī)自由停車，裝置配有防止意外起動(dòng)裝置。 本次選用12脈波整流器，包含并聯(lián)連接的兩個(gè)6脈波整流橋。通過(guò)使用12脈波整流器，可以減少總的諧波畸變，清除五次諧波和七次諧波。因?yàn)镋MC濾波器不能與12脈波整流器一起使用（變壓器的副邊浮地?。┩扑]安裝帶有屏蔽層的供電變壓器，來(lái)減少傳輸輻射。整流單元包括：兩套二極管整流單元（DSU），型號(hào)：ACS800-507-0680-7。 六、整流變壓器數(shù)據(jù) 為得到12脈沖方式的相位移，要求使用多繞組變壓器。變壓器的另一個(gè)目的是提供足夠的阻抗將網(wǎng)側(cè)諧波限制在 IEEE519所要求的限值范圍內(nèi)。我們采用的是廣東順德生產(chǎn)的干式變壓器，隔離變壓器有兩個(gè)次級(jí)繞組，一個(gè)為 Y 接法，另一個(gè)為 Δ接法，這樣兩個(gè)次級(jí)繞組間產(chǎn)生30°的相位差，提供12脈波，滿足12脈沖輸入整流橋的要求。 過(guò)載倍數(shù)：1.5倍（每10分鐘對(duì)一分鐘） 空載變比：6kV ± 2x2.5% 抽頭/0.72kV / 0.72kV 額定頻率（Fn）：50Hz ± 2% 連接組別：Dyn 11 d0 短路阻抗電壓降：兩組副邊繞組的短路阻抗電壓降分別為8% 短路阻抗電壓降偏差：兩組副邊繞組的短路阻抗電壓降的偏差￡3% 電壓偏差：兩組副邊繞組在額定負(fù)載下輸出的電壓偏差值￡0.3%＊UN 環(huán)境溫度：最高40攝氏度 其他： 高低壓繞組之間加屏蔽層，屏蔽層引出接線端。 副邊Y繞組的中心點(diǎn)引出接線端。 各繞組、屏蔽層、引出端的耐壓，絕緣及安全符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 加裝鋁合金防護(hù)罩，帶PT100測(cè)溫元件（低壓繞組+鐵芯）的風(fēng)冷溫控裝置。 七、變頻器調(diào)試 7.1 變頻器功能設(shè)定 通過(guò)設(shè)定變頻器參數(shù)來(lái)滿足電廠鍋爐輔機(jī)的正常運(yùn)行，參數(shù)可以通過(guò)隨機(jī)攜帶的CDP312控制盤單獨(dú)設(shè)定，也可選擇一個(gè)預(yù)編好的應(yīng)用宏，它可以快速簡(jiǎn)單地完成ACS800的啟動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用宏包括工廠宏、手動(dòng)/自動(dòng)宏、PID應(yīng)用宏、轉(zhuǎn)矩控制宏、順序控制應(yīng)用宏等。 7.2 控制方式 變頻器具有以下三種控制方式： 本地控制：通過(guò)隨即攜帶的CDP312控制盤完成。 遠(yuǎn)程控制：通過(guò)變頻器端子接受來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)或控制室的開關(guān)量或模擬量控制。 總線控制：通過(guò)變頻器擴(kuò)展口接的總線適配器接受來(lái)自PLC或上位機(jī)的通信信號(hào)，ACS800具 有多種串行通訊接口，可以與CDP312控制盤和PC機(jī)通信，也可以通過(guò)匹配不同的區(qū)域總線適配器與其它上位控制系統(tǒng)通信，以此完成操作、調(diào)試、診斷和控制的目的。 本次項(xiàng)目采用遠(yuǎn)程控制上位機(jī)控制。參數(shù)設(shè)定由CDP312控制盤完成。 7.3 加、減速時(shí)間設(shè)定 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，加、減速時(shí)間一般設(shè)定較長(zhǎng)，目的防止啟動(dòng)時(shí)變頻器報(bào)過(guò)流或過(guò)載故障，減速時(shí)間過(guò)短容易報(bào)中間直流過(guò)壓故障，因此兩段時(shí)間多大于90秒。 7.4 試運(yùn)行 變頻器調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定完成后，首先進(jìn)行電機(jī)參數(shù)辯識(shí)，完成后就可以進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。先在控制盤完成低頻運(yùn)行，觀察電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，溫升是否正常，加減速是否平滑，在繼續(xù)在20、30、40、50Hz等頻率點(diǎn)試運(yùn)行。如果試運(yùn)行正常，變頻器就可以投入試生產(chǎn)。 八、結(jié)束語(yǔ) 本文通過(guò)事例描述，說(shuō)明電廠輔機(jī)采用大功率變頻器不僅可行，而且經(jīng)濟(jì)，控制和線路非常簡(jiǎn)單，再加上變頻器完善的故障診斷和顯示功能，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的可靠性、可維修性大幅度提高，電廠的自動(dòng)化水平也得到進(jìn)一步加強(qiáng)，得到了用戶的肯定，市場(chǎng)前景非常廣泛。