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

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)書要求提供西門子羅賓康品牌完美無諧波系列 (Perfect_Harmony)高壓變頻器。該系列變頻采用若干個(gè)低壓 PW渡頻功 率單元

2、串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)直接高壓輸由o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，輸曲波形質(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/出 及共模電壓等問 題的特性，不必加輸生濾波器，就可以使 用普通的異步電機(jī)，包括國產(chǎn)電機(jī)。2.1. 主回路方案如圖一：K1、K2、K3組成旁路刀閘柜；用戶高壓開關(guān) 二白亙品氏汗美K2與K3互鎖，K2閉合，K3斷開，電機(jī)變 頻運(yùn)行；K2斷開，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6

3、KV高壓開關(guān)；?啟動(dòng)變頻器，此時(shí)變頻器輸由。50Hz、。6000V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：?斷開變頻器進(jìn)線刀閘 K1與曲線刀閘K3 （使變頻器退由系統(tǒng)）；? 閉合旁路柜的旁路刀閘K2；?閉合6KV高壓開關(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.變頻器基本性能簡介?變頻器為高-高結(jié)構(gòu)，6KV直接輸由，不需輸由升壓變壓器，輸由 為單元串聯(lián)移相式 PW昉式，輸由相電壓至少為 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

4、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、高壓輸由、低壓控制電源和控 制信號(hào)線即可。整套系統(tǒng)在由廠前進(jìn)行整體測(cè)試。；? 36脈沖整流 輸入符合并優(yōu)于IEEE5191992及GB/T1451993標(biāo) 準(zhǔn)對(duì)電壓失真和電流失真最嚴(yán)格的要求；?在20100%勺負(fù)載變化情況內(nèi)達(dá)到或 超過0.95的功率因數(shù)（無需 功率因數(shù)補(bǔ)償裝置）?無需濾波器 變頻器就可輸出正口輸出電流和電壓波形，對(duì)電機(jī)沒有特殊的要求，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、長期運(yùn)行；?變頻裝置輸曲波形不會(huì)引起電機(jī)的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于0.1%?？杀苊?/p>

5、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)輸由電纜長度無任何要求，電機(jī)不會(huì)受到共模電壓和 dv/出的影響；?變頻器可在輸由不帶電機(jī)的情況下進(jìn)行空載調(diào)試，也可在沒有6KV高壓情況下用低壓電進(jìn)行空載調(diào)試;?控制采用無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)單元由現(xiàn)故障時(shí)，仍能保

6、證正常輸生能力，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 功功率、輸入功率因素、累計(jì)用電量、輸由電壓、電流、功率、頻 率、電機(jī)轉(zhuǎn)速等；?頻率精度：0.5%（所有因素下）；?過載能力為120% 1min,滿足泵類和風(fēng)機(jī)類負(fù)荷要求；?調(diào)速范圍：0-100%連續(xù)可調(diào)；?力口/減速時(shí)間0.1-3600秒（根據(jù)負(fù)載情況可設(shè)定）；?輸由頻率0-120HZ（根據(jù)電機(jī)情況可設(shè)定）；?環(huán)境溫度為-15+40 C, 95咐目對(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（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

7、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< 010V模擬量輸入 ；? 4路420mA模擬量率曲或010V用以輸由電機(jī)電壓，電流和頻率等指示信號(hào)（ 可程序修改） ；? 5 點(diǎn)開關(guān)量無源輸入：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)開關(guān)量無源輸出：變頻器就緒，運(yùn)行，故障等（ 容量220VAC/5A）；?變頻器帶有MODBUS485訊接口和以太網(wǎng)接口，可以將功率因素、輸由頻率、輸由電壓等參數(shù)通過通訊接口傳送至PLC或DCS2.2.5. 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

8、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)采用高開關(guān)頻率的IGBT器件，保證良好的輸曲波形;? 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)采用空冷；? 變頻系統(tǒng)正面開門，可靠墻布置；2.2.6. 變頻器的保護(hù)? 變頻裝置有過電壓，過電流，欠電壓，缺相，變頻器過載，變頻器過熱，電機(jī)過載，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)房內(nèi)空間開擴(kuò)，環(huán)境相對(duì)較好，為了減少投資，經(jīng)過現(xiàn)場勘察，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)房內(nèi)的風(fēng)

9、機(jī)旁邊為最佳方案，無需單獨(dú)建設(shè)變頻器室，變頻器擺放的位置參見圖二。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100X48X5.3規(guī)格（腰高100mm寬48mm厚5.3mmj）的槽鋼焊接成一個(gè)整體（柜體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)見圖四），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。圖二 變頻器在風(fēng)機(jī)房內(nèi)的安放位置示意圖? 變頻器結(jié)構(gòu)參數(shù)：1）、1800KW質(zhì)頻器柜體尺寸為4877 X 1219X 2915 （寬*深*高，mmi,參見圖一（單位：英寸/

10、 毫米 ） ；2）、1800KW頻器柜體總重量約為 5500kg;a 前視圖b 頂視圖圖三1800KW變頻器外形圖圖四1800KW變頻器基礎(chǔ)示意圖3.5.變頻器進(jìn)機(jī)組DCS信號(hào)（供參考）由于羅賓康高壓變頻器的動(dòng)力和控制電纜的開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

11、在豐泰1 、2機(jī)組風(fēng)機(jī)房內(nèi)，空間開擴(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)溫度過高，可以加裝通風(fēng)散熱風(fēng)道。變頻器變壓器柜和功率單元柜頂上各有風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)運(yùn)輸過程中和變頻器柜是分開運(yùn)輸?shù)?，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

12、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、輸出接線參見圖六；2、低壓部分端子排出線參見圖七；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)。TB2端子變頻器類型機(jī)組DCS功能說明3-4REMOTESTART：DIDO遠(yuǎn)方起動(dòng)用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量24Vdc/1A;端子4為變頻器提供的電源線。5-6REMOTESTOP：DIDO遠(yuǎn)方停止用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常閉），容量24Vdc/1A;端子6為變頻器提供的電源線。7-8REMOTERESET：DIDO

13、遠(yuǎn)方復(fù)位用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量24Vdc/1A;端子8為變頻器提供的電源線。9-10REMOTEE_STOP：DIDO現(xiàn)場急停用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量24Vdc/1A;端子10為變頻器提供的電源線。33-34AUTO/HANDDIDO遠(yuǎn)方自動(dòng)/手動(dòng)用戶提供干節(jié)點(diǎn)（常開），容量24Vdc/1A;端子34為變頻器提供的電源線。11-12VFDFAULTDODI變頻器故障變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；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）；容量 220Vac/5A。15-16VFDREADYDODI變頻器就緒變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（

14、常開）；容量 220Vac/5A。17-18SPAREDODI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；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）；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）；容量 220Vac/5A。23-24SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。25-26SPAREDIDI備用變頻器提供干節(jié)點(diǎn)輸出（常開）；容量 220Vac/5A。44-45-46TRIPINPUTMVDODI跳用戶 局壓開關(guān)變頻器提供干中點(diǎn)輸出（1常開/1常閉）

15、；容量 220Vde/5A。TB2ELV 子巧功能說明53-54-554-20mAMOTORPOWERAOAI電機(jī)輸出功率用戶米用屏蔽雙絞線，其中端子 55為屏敝接地點(diǎn)56-57-584-20mAMOTORVOLTAGEAOAI電機(jī)轉(zhuǎn)速用戶米用屏蔽雙絞線，其中端子 58為屏敝接地點(diǎn)59-60-614-20mAMOTORSPEEDAOAI電機(jī) 轉(zhuǎn)速用戶米用屏蔽雙絞線，其中端子 61為 屏敝接地點(diǎn)62-63-644-20mASPAREAOAI備用用戶米用屏蔽雙絞線，其中端子 64為 屏敝接地點(diǎn)65-66-674-20mAROMOTESPEEDAIAO電機(jī)轉(zhuǎn)速給定用戶米用屏蔽雙絞線，其中端子 67為

16、屏敝接地點(diǎn)DEMAND68-69-70SPAREINPUTAIAO備用用戶米用屏蔽雙絞線，其中端子 70為屏敝接地點(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. 變頻器輸入輸由接口說明以下內(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;?高壓三相輸由 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420mA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420mA模擬量輸由信號(hào)，用于輸由電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速等指示信號(hào)（可編程配置）。?

17、 8點(diǎn)開關(guān)量無源輸入（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)開關(guān)量無源輸由（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)輸由（1常開/1常閉，容量為220VDC/5Q,用于高壓開關(guān)柜連鎖。?配置MODBU通信接口和以太網(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)

18、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)擋板全開，每臺(tái)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速分別由DCS發(fā)生控制指令，通過高壓變頻器逆變輸由，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制吸風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的；每臺(tái)引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以在DCS系統(tǒng)中手動(dòng)加入偏置量微調(diào)，以達(dá)到最佳控制；同時(shí)取消擋板自動(dòng)回路，只做大連鎖，吸風(fēng)機(jī)變頻轉(zhuǎn)速控制參與大連鎖；變頻運(yùn)行方式下的引風(fēng)機(jī)擋板全開，使用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量；工頻運(yùn)行方式下的引風(fēng)機(jī)使用原有的擋板手動(dòng)調(diào)節(jié)流量；工頻運(yùn)行狀態(tài)：在高壓變頻器兩臺(tái)停運(yùn)時(shí)，兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)由兩臺(tái)高壓變頻器的旁路刀閘切換到工頻狀態(tài)下工頻運(yùn)行；工頻運(yùn)行方式下的引風(fēng)機(jī)使用原有的擋板調(diào)節(jié)流量。以上控制方案供需方參考，具體控制方案，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)由需方最終確定，供方負(fù)責(zé)變頻器本體設(shè)備的調(diào)試工作3.9. 施工方案計(jì)劃（初步）廳P工序名稱工序內(nèi)容時(shí)間（工作日）施工方備注1施工力榮系統(tǒng)施工所需相關(guān)資料和圖紙；2供需雙方協(xié)商2土建施工預(yù)