引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1、內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案北京天福力高科技發(fā)展中心2007年3月目錄1. 概述 12. 系統(tǒng)改造方案 12.1. 主回路方案 12.2. 變頻器運(yùn)行方案 22.2.1. 變頻器正常工況 22.2.2. 變頻器異常工況 22.2.3. 變頻器基本性能簡(jiǎn)介 32.2.4. 變頻器控制接口 （ 可按用戶要求擴(kuò)展 ） 52.2.5. 變頻器結(jié)構(gòu) 52.2.6. 變頻器的保護(hù) 63. 施工方案 63.1. 變頻器的安放 63.2. 變頻器進(jìn)線方式 113.3. 暖通設(shè)計(jì)方案 113.4. 變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖 1 23.4.1. 變頻器內(nèi)部的電氣接線 1 23.5. 變頻器

2、進(jìn)機(jī)組 DCS 信號(hào)（供參考） 1 53.6. 變頻器輸入輸出接口說(shuō)明 1 63.6.1. 高壓接口 1 63.6.2. 低壓控制接口 1 63.7. 電源要求、接地要求 1 73.7.1. 電源要求 1 73.7.2. 接地要求 1 73.8. 變頻控制方案 1 73.9. 施工方案計(jì)劃 1 83.10. 施工材料表 1 91. 概述利用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)所構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)于節(jié)能越來(lái)越發(fā)揮 著巨大的作用，利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行，是變頻器應(yīng)用的最重要的一 個(gè)領(lǐng)域，尤其是風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械運(yùn)行的節(jié)能效果最為明顯。由于變頻 器可以方便的實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，因而可以有效地減少電動(dòng)機(jī)啟停時(shí)對(duì)電網(wǎng)的 沖擊，改善

3、電源容量裕度。2. 系統(tǒng)改造方案 對(duì)于內(nèi)蒙古豐泰發(fā)電有限公司引風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻裝置，北京天福力高 科技中心根據(jù)招標(biāo)書(shū)要求提供西門(mén)子羅賓康品牌完美無(wú)諧波系列(Perfect_Harmony) 高壓變頻器。該系列變頻采用若干個(gè)低壓 PWM 變頻 功率單元串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸出。該變頻器具有對(duì)電網(wǎng)諧波污染極小，輸入功率因數(shù)高，輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機(jī)附加發(fā)熱、 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、 噪音、 dv/dt 及共模電壓等問(wèn)題 的特性，不必加輸出濾波器，就可以使用 普通的異步電機(jī)，包括國(guó)產(chǎn)電機(jī)。2.1. 主回路方案如圖一： K1 、K2、K3 組成旁路刀閘柜； K2 與 K3 互鎖， K2 閉合， K3

4、斷開(kāi)，電機(jī)變頻運(yùn)行； K2 斷開(kāi)， K3 閉合，電機(jī) 工頻運(yùn)行。2.2. 變頻器運(yùn)行方案2.2.1. 變頻器正常工況此時(shí)，變頻器滿足運(yùn)行條件，可以變頻運(yùn)行電機(jī)，操作如下：斷開(kāi)旁路柜的旁路刀閘 K3；閉合變頻器進(jìn)線刀閘 K1 與出線刀閘 K2；閉合 6KV高壓開(kāi)關(guān)；啟動(dòng)變頻器，此時(shí)變頻器輸出 050Hz、06000V 可調(diào)的電壓，實(shí) 現(xiàn)變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)以達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。圖一主回路方案圖2.2.2. 變頻器異常工況 此時(shí)，變頻器不滿足運(yùn)行條件，為確保系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，應(yīng)工頻運(yùn)行電機(jī)。操作如下：斷開(kāi)變頻器進(jìn)線刀閘 K1 與出線刀閘 K3（使變頻器退出系統(tǒng)） ；閉合旁路柜的旁路刀閘 K2；閉合 6KV高壓

5、開(kāi)關(guān)；此時(shí) 6KV電網(wǎng)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)工頻運(yùn)行。2.2.3. 變頻器基本性能簡(jiǎn)介變頻器為高 -高結(jié)構(gòu)， 6KV 直接輸出，不需輸出升壓變壓器，輸出 為單元串聯(lián)移相式 PWM 方式，輸出相電壓至少為 13 電平，線電 壓至少為 25 電平； 系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)， 包括輸入干式隔離變壓器， 變頻器等所有部件及 內(nèi)部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控 制信號(hào)線即可。 整套系統(tǒng)在出廠前進(jìn)行整體測(cè)試。；36 脈沖整流 輸入符合并優(yōu)于 IEEE519 1992 及 GB/T14519 93 標(biāo) 準(zhǔn)對(duì)電壓失真和電流失真最嚴(yán)格的要求；在 20100%的負(fù)載變化情況內(nèi)達(dá)到或 超過(guò) 0.95 的

6、功率因數(shù) （無(wú)需 功率因數(shù)補(bǔ)償裝置 ）無(wú)需濾波器 變頻器就可輸出正弦輸出電流和電壓波形， 對(duì)電機(jī)沒(méi)有 特殊的要求，可以使用普通異步電機(jī)，電機(jī)不必降額使用。具有軟 起動(dòng)功能， 沒(méi)有電機(jī)啟動(dòng)沖擊引起的電網(wǎng)電壓下跌， 可確保電機(jī)安 全、長(zhǎng)期運(yùn)行； 變頻裝置輸出波形不會(huì)引起電機(jī)的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于0.1%。可避免風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象。變頻器有共振點(diǎn)頻率跳躍功能； 變頻裝置對(duì)輸出電纜長(zhǎng)度無(wú)任何要求，電機(jī)不會(huì)受到共模電壓和 dv/dt 的影響； 變頻器可在輸出不帶電機(jī)的情況下進(jìn)行空載調(diào)試， 也可在沒(méi)有 6KV 高壓情況下用低壓電進(jìn)行空載調(diào)試；控制采用 無(wú)速度傳感器矢量控制 ，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá) 150%；變頻器對(duì)電網(wǎng)電

7、壓波動(dòng)有極強(qiáng)的適應(yīng)能力 ，電壓下降 45% 仍可降額 運(yùn)行；變頻器效率為 98.5%； 控制系統(tǒng)采用全數(shù)字微機(jī)控制，有自診斷功能； 電機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、控制系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化； 變頻器功率單元和主控系統(tǒng)通訊采用光纖連接， 具有很高的通信速 率和抗干擾能力，安全性好； 帶中心點(diǎn)漂移的功率單元旁路技術(shù) （選件），當(dāng)一個(gè)單元出現(xiàn)故障 時(shí)，仍能保證正常輸出能力，不會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行； 控制系統(tǒng)具有在線檢測(cè)變頻器輸入電壓、電流、輸入有功功率、無(wú) 功功率、輸入功率因素、累計(jì)用電量、輸出電壓、電流、功率、頻 率、電機(jī)轉(zhuǎn)速等；頻率精度： 0.5%（所有因素下 ）；過(guò)載能力為 120%， 1min，滿足泵類和風(fēng)機(jī)類負(fù)荷

8、要求； 調(diào)速范圍： 0-100% 連續(xù)可調(diào)；加 /減速時(shí)間 0.1-3600 秒 （根據(jù)負(fù)載情況可設(shè)定 ）； 輸出頻率 0-120HZ（ 根據(jù)電機(jī)情況可設(shè)定 ）； 環(huán)境溫度為 -15+40 C，95%相對(duì)濕度，海拔 1000 米以下； 變頻器抗地震能力為 7 級(jí)，振動(dòng) 0.5G； 臨界速度可跳過(guò) （共 3 組，可任意設(shè)定 ）；用戶可調(diào)的數(shù)字表， 可顯示速度， 電流， 電壓，功率，用電度數(shù)等；2.2.4. 變頻器控制接口 （可按用戶要求擴(kuò)展 ）2路 420mA 或 010V 模擬量輸入 ；4路 420mA 模擬量輸出或 010V 用以輸出電機(jī)電壓， 電流和頻 率等指示信號(hào) （可程序修改 ）；5

9、點(diǎn)開(kāi)關(guān)量無(wú)源輸入：自動(dòng)起動(dòng) / 停止，手動(dòng)起動(dòng) / 停止，緊停，復(fù) 位等；7 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量無(wú)源輸出：變頻器就緒，運(yùn)行，故障等（ 容量220VAC/5A） ；變頻器帶有 MODBUS485 通訊接口和以太網(wǎng)接口，可以將功率因 素、輸出頻率、 輸出電壓等參數(shù)通過(guò)通訊接口傳送至 PLC 或 DCS； 2.2.5. 變頻器結(jié)構(gòu)變頻器的功率單元為模塊化設(shè)計(jì)， 可以從機(jī)架上抽出， 移動(dòng)和更換， 所有單元可以互換， 更換單元不須專用工具， 更換一個(gè)單元的時(shí)間 一般小于 10 分鐘；逆變器側(cè)采用高開(kāi)關(guān)頻率的 IGBT 器件，保證良好的輸出波形； 輸入側(cè)的隔離變壓器能保護(hù)電機(jī)不受共模電壓的影響； 整個(gè)變頻系統(tǒng)采用空

10、冷；變頻系統(tǒng)正面開(kāi)門(mén)，可靠墻布置；2.2.6. 變頻器的保護(hù)變頻裝置有過(guò)電壓，過(guò)電流，欠電壓，缺相，變頻器過(guò)載，變頻器 過(guò)熱，電機(jī)過(guò)載，輸出接地，輸出短路等保護(hù)功能； 變頻裝置有隔離變壓器的各種保護(hù)； 變頻器帶轉(zhuǎn)速跟蹤再起動(dòng)功能；3. 施工方案3.1. 變頻器的安放由于風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)空間開(kāi)擴(kuò)， 環(huán)境相對(duì)較好， 為了減少投資， 經(jīng)過(guò)現(xiàn) 場(chǎng)勘察，在不妨礙風(fēng)機(jī)電機(jī)的檢修空間的情況下，將變頻器安放在風(fēng) 機(jī)房?jī)?nèi)的風(fēng)機(jī)旁邊為最佳方案，無(wú)需單獨(dú)建設(shè)變頻器室，變頻器擺放 的位置參見(jiàn)圖二。變頻器可以放置在預(yù)先做好的基礎(chǔ)上， 基礎(chǔ)應(yīng)預(yù)留電纜溝 （參見(jiàn) 圖三）或預(yù)埋電纜管，柜體基礎(chǔ)應(yīng)平整，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以選用 100 485

11、.3 規(guī)格（腰高 100mm，寬 48mm，厚 5.3mm）的槽鋼焊接成 一個(gè)整體 （柜體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖四） ，將基礎(chǔ)型鋼預(yù)埋在基礎(chǔ)里， 其頂部 平面可與地坪面相平或稍高一點(diǎn)，基礎(chǔ)型鋼應(yīng)可靠接地，柜體應(yīng)安裝 或點(diǎn)焊接在基礎(chǔ)型鋼上，保證基礎(chǔ)鋼和變頻器柜體可靠連接。變頻器結(jié)構(gòu)參數(shù)：1）、1800KW變頻器柜體尺寸為 4877 12192915（寬 *深*高，mm），參見(jiàn)圖一（單位：英寸 / 毫米 ）；2）、1800KW變頻器柜體總重量約為 5500kg；a 前視圖b 頂視圖圖三 1800KW 變頻器外形圖-wool蠶壓器柜電 纜 溝-X變皴鵡底部鋼人鋪出電找？r地 frfu基礎(chǔ)型鋼與電纜溝位置不意圖

12、3.2. 變頻器進(jìn)線方式由于羅賓康高壓變頻器的動(dòng)力和控制電纜的開(kāi)口都在變壓器柜的前頂部或底部， 因此變頻器 可靠墻安裝以節(jié)省空間， 如果電纜從底部進(jìn)入， 則應(yīng)在座基下預(yù)留電纜溝。 圖五是一種可行的安 裝實(shí)例。也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在變頻器柜底部預(yù)埋電纜保護(hù)管，施工完成后，將地面回復(fù)原貌， 可以大大節(jié)省工作量，加快施工進(jìn)度。圖五 電纜從底部進(jìn)入時(shí)的安裝實(shí)例3.3. 暖通設(shè)計(jì)方案為了解決變頻器通風(fēng)散熱， 一般情況下建議變頻器加裝通風(fēng)散熱風(fēng)道或加裝空調(diào)， 但在豐泰 1、 2機(jī)組風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，空間開(kāi)擴(kuò)，通風(fēng)情況較好，可以不用加裝空調(diào)。如果在夏天室內(nèi)溫度過(guò)高， 可以加裝通風(fēng)散熱風(fēng)道。 變頻器變壓器柜和功率單

13、元柜頂上各有 風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中和變頻器柜是分開(kāi)運(yùn)輸?shù)模?變頻器安裝就位以后再把風(fēng)機(jī)裝上即可。 如 果要在風(fēng)機(jī)上加裝風(fēng)機(jī)罩將變頻器風(fēng)機(jī)抽出的熱風(fēng)排到室外去，對(duì)該風(fēng)機(jī)罩的設(shè)計(jì)要求如下： 要求不因風(fēng)機(jī)加裝風(fēng)機(jī)罩而使風(fēng)機(jī)通風(fēng)量減少； 變壓器柜頂風(fēng)機(jī)和功率單元柜頂風(fēng)機(jī)必須分別加裝風(fēng)罩 , 不能合二為一； 風(fēng)機(jī)罩在扣到風(fēng)機(jī)上以后，風(fēng)機(jī)罩四周與風(fēng)機(jī)四周的距離都不得小于 3 公分；如果高壓進(jìn)線和控制電源進(jìn)線從柜頂進(jìn)入 , 則風(fēng)機(jī)罩不能將這些線覆蓋； 風(fēng)道出口應(yīng)向下傾斜（防雨） ；風(fēng)道出口應(yīng)加鐵絲網(wǎng)（防鼠） 。3.4. 變頻器內(nèi)部安裝接線及端子排出線圖3.4.1. 變頻器內(nèi)部的電氣接線1、高壓輸入、輸出接

14、線參見(jiàn)圖六；2、低壓部分端子排出線參見(jiàn)圖七；用戶高壓輸入用戶控制電源系統(tǒng)接地點(diǎn)變壓器柜單元柜用戶電機(jī)說(shuō)明變壓器連接端子用戶高壓輸入端子用戶高壓輸出端子圖六 變頻器系統(tǒng)示意圖圖七 端子排出線圖注：圖七接口數(shù)目及定義僅供相關(guān)設(shè)計(jì)參考，實(shí)際接口及接線以正式圖紙為準(zhǔn)3.5. 變頻器進(jìn)機(jī)組 DCS 信號(hào)（供參考）TB2端子號(hào) 標(biāo)變頻器類型機(jī)組 DCS功能說(shuō)明3-4REMOTESTARTDIDO遠(yuǎn)方起動(dòng)用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開(kāi)） ，容量 端子 4 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；5-6REMOTESTOPDIDO遠(yuǎn)方停止用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常閉） ，容量 端子 6 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；

15、7-8REMOTERESETDIDO遠(yuǎn)方復(fù)位用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開(kāi)） ，容量 端子 8 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；9-10REMOTEE_STOPDIDO現(xiàn)場(chǎng)急停用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開(kāi)） ，容量 端子 10 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；33-34AUTO/HANDDIDO遠(yuǎn)方自 動(dòng) / 手動(dòng)用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開(kāi)） ，容量 端子 34 為變頻器提供的電源線。24Vdc/1A；11-12VFDFAULTDODI變頻器故障變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；13-14VFDALARMDODI變頻器報(bào)警變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A

16、 。；15-16VFDREADYDODI變頻器就緒變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；17-18SPAREDODI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；19-20VFDRUNNINGDODI變頻器運(yùn)行變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；21-22VFDSTOPDODI變頻器停止變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；23-24SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；25-26SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開(kāi)） 容量 220Vac/5A 。；44

17、-45TRIPDODI跳用戶變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（ 1 常開(kāi) /1 常閉）；-46INPUT MV高壓開(kāi)關(guān)容量 220Vdc/5A 。TB2ELV端子號(hào) 標(biāo)類型功能說(shuō)明53-54-554-20mAMOTOR POWERAOAI電機(jī)輸 出 功率用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 55 為屏蔽接 地點(diǎn)56-57-584-20mA MOTOR VOLTAGEAOAI電機(jī)轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 58 為屏蔽接 地點(diǎn)59-60-614-20mA MOTOR SPEEDAOAI電機(jī)轉(zhuǎn)速用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 61 為屏蔽接 地點(diǎn)62-63-644-20mASPAREAOAI備用用戶采用屏蔽

18、雙絞線， 其中端子 64 為屏蔽接 地點(diǎn)65-66-674-20mA ROMOTE SPEED DEMANDAIAO電機(jī) 轉(zhuǎn) 速 給定用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 67 為屏蔽接 地點(diǎn)68-69-70SPAREINPUTAIAO備用用戶采用屏蔽雙絞線， 其中端子 70 為屏蔽接 地點(diǎn)注：接口可擴(kuò)展；僅供設(shè)計(jì)用，實(shí)際接線位置以正式圖紙為準(zhǔn)3.6. 變頻器輸入輸出接口說(shuō)明以下內(nèi)容請(qǐng)對(duì)照?qǐng)D六、圖七。3.6.1. 高壓接口高壓三相輸入 L1、L2 、 L3接用戶輸入三相交流電源 6kV，50Hz；高壓三相輸出 T1、T2 、 T3接用戶三相 6KV異步電動(dòng)機(jī)；3.6.2. 低壓控制接口2 路 420

19、mA模擬量輸入信號(hào)， 1 路可用于 PLC或 DCS 轉(zhuǎn)速給定， 1路備用或用于遠(yuǎn)端手動(dòng)速度給定。4 路 4 20mA模擬量輸出信號(hào)，用于輸出電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速等指示信號(hào) （可編程配置） 。8 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量無(wú)源輸入（使用 VFD內(nèi)部電源 220VAC，用戶不需要外加電 源），用于起 /停、遠(yuǎn)方 / 就地控制。接點(diǎn)功能可以編程重新定義。8 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量無(wú)源輸出（干接點(diǎn)，容量為220VAC/5A），用于狀態(tài) / 故障指示。接點(diǎn)功能可以編程重新定義。變 頻 器 具 有 跳 6KV 高壓干接點(diǎn)輸出（1 常 開(kāi) /1 常 閉 ， 容 量 為220VDC/5A），用于高壓開(kāi)關(guān)柜連鎖。配置 MODBU通S 信接口和以太網(wǎng)接口。3.7. 電源要求、接地要求3.7.1. 電源要求高壓輸入電源： 6 10%KV，三相， 50 10%Hz。低壓控制電源： 380 10%V，三相， 50 10%Hz ，20A，2 路；3.7.2. 接地要求變頻器的總接地點(diǎn)應(yīng)與接地網(wǎng)可靠相接，接地線徑至少為 #1AWG （42.4 mm2）， 接地電阻小于 4 歐姆。輸入輸出電纜的屏蔽層（或鎧裝層）接變頻器的總接地點(diǎn)。3.8.變頻控制方案#2 爐 A、 B 引風(fēng)機(jī)電機(jī)全變頻運(yùn)行方式為：兩臺(tái)高壓變頻器帶兩臺(tái) 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，全變頻運(yùn)行方式下兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)擋板