高壓變頻器在混鐵爐除塵風機上的應用
當混鐵爐進鐵或出鐵時，高溫的鐵水會同空氣發(fā)生劇烈的化學反應，產(chǎn)生大量的煙氣。一方面對現(xiàn)場操作的工人不利，另一方面也對環(huán)境造成了巨大的污染。混鐵爐多種進出鐵工況條件下風量隨時變化 ，因此該除塵風機需要多種速度來適應。在以前的運行過程中，由于一方面液力耦合器不能適應頻繁的調(diào)速，另一方面原 設計現(xiàn)場閥門信號與風機調(diào)速控制分屬兩個控制系統(tǒng)，兩者之間沒有信號聯(lián)系。因此原有除塵風機運行方式基本為恒速運行，其運行轉(zhuǎn)速保持在約680rpm 左右，運行電流約在150A，僅通過現(xiàn)場閥門及爐蓋開啟來達到除塵效果，同時為防止閥門全部關閉造成風機振動過大，其中一臺大包倒小包閥門始終打開，大量風量直接排空，導致大量有功功率浪費。此外液力耦合器低速運行時效率低下，為了提高風機的運行效率，節(jié)能降耗，必須對風機調(diào)速控制進行改進。 
近幾年隨著國內(nèi)高壓變頻器技術(shù)的進步，變頻器的性價比和穩(wěn)定性有很大幅度的提升， 經(jīng)過考察，決定更換高壓變頻器，采用高壓變頻器對風機進行調(diào)速控制。
高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案：
1.高壓變頻器原理：高壓變頻器采用高-高電壓源型，單元串聯(lián)多電平技術(shù)。電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，1600kW/6kV高壓變頻器每相由5個功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達3500V，線電壓達6kV左右。每個功率單元承受全部的電機電流，但只提供1/5相電壓和1/15的輸出功率，為單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結(jié)構(gòu)，相鄰功率單元的輸出端串接起來 ，形成Y接結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。
每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊 三角形接法，實現(xiàn)多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。給功率單元供電的二次繞組每3個一組，分為5個不同的相位組，互差12度電角度，形成30脈沖的整流電路結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)混鐵爐的工藝要求，我們在滿足除塵環(huán)保 要求的前提下，為簡化控制邏輯，現(xiàn)場PLC直接根據(jù)出鐵口、進鐵口的爐蓋位置開關狀態(tài)來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，變頻器預 設3個速度點，根據(jù)現(xiàn)場所需風量不同自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)場送6個開關量信號進PLC，在程序內(nèi)編程以達到變 頻器高、中、低速運行。
3.加裝變頻器后，由于變頻器自身帶有電機的過流保護、過 載保護、缺相保護、過電壓保護、接地保護、短路保護、超頻保護、反相保護等，變頻運行時上口高壓柜保護為備用保護 ，除變頻器輸入側(cè)采用移相變壓器外（其勵磁涌流為額定電流的6-8倍），對上口保護無其它特殊要求；因此高壓開關柜 繼電保護只對變頻器工頻旁路時起主要保護，其整定值可按正常電機保護進行整定。旁路運行時如將進氣口閥門全部關閉 ，啟動過程啟動電流應在電機額定電流的6-8倍左右，如果電網(wǎng)或上級變壓器容量較大能承受此瞬間沖擊，可以不外加任 何啟動設備進行直接工頻啟動，如果不能承受則可考慮在變頻器工頻旁路系統(tǒng)前方加裝水阻或電抗器，以防工頻啟動時無 法啟動。本項目工頻時采用直接啟動方式。
整體施工方案：
1、由于目前設備使用液力 耦合器，考慮到風機運行的穩(wěn)定性，因此拆除液力耦合器，將電機向前移位采用直接連接方式；對電機移位后與風機直聯(lián) 的磨擦片接手重新定制，重新制作鋼底座作為電機基礎，同時為確保設備投運后的安全，應確保的安裝精度，保證電機與 風機之間的同心度≦0.05mm。
2、高壓變頻器主設備安裝在風機值班室內(nèi)，原高壓柜至電機的高壓電纜用做改造 時高壓柜至變頻器進線電纜，變頻器至電機高壓電纜重新敷設，同時敷設現(xiàn)場 PLC柜至變頻器控制柜3根屏蔽控制電纜用 于變頻器的遠程啟動、停車，采集現(xiàn)場閥門狀態(tài)信號，實現(xiàn)變頻器三段速的自動調(diào)節(jié)及變頻器信號的反饋。此外還需敷設 一根高壓柜至變頻器的控制電纜，用于高壓柜合閘允許和高壓柜緊急分閘控制。
3、由于高壓變頻器的IGBT等功 率元器件對環(huán)境溫度要求比較高，同時本項目變頻器功率較大，為了防止因溫高而引起變頻器的保護停機，我廠采用以下 三種措施來防止室溫過高：
（1）、柜頂加裝排風管，使變頻器自身產(chǎn)生的大部分熱量通過排風系統(tǒng)釋放到室外；
（2）、改裝現(xiàn)有的窗戶，進行雙層玻璃保溫；
（3）、加裝一臺10匹的工業(yè)風冷空調(diào)。