大功率变频器在化肥厂的应用
时间：2021-02-03 00:00:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：能源的使用日益紧张，节能成为了社会的焦点和能源发展的重点，因此在许多高耗能企业，使用大量的大功率变频器进行节能，本文介绍应用于化肥厂的大功率变频器结构组成，特点和性能优缺点，容量选用和效益。
关键词：节能；大功率变频器；变频器类型；变频器容量；变频器效益
中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 10-0172-01
随着大功率变频技术的发展，高压变频装置已越来越多的被应用于工况企业。化肥厂是个耗电大户，近年来，由于节能降耗的需要，化肥企业一些大功率设备也开始采用变频调速，应用变频器的设备日益增多，如：高温风机、离心风机、水泵、圆盘给料机、螺旋输送机、皮带输送机及排风扇等，用大功率变频器取代传统的液力耦合器对高温风机、直流装置对回转窑的调速，及阀门对大型风机风量的调节。应用后不但节省了电费支出，并提高了产品质量，增加了使用上的灵活性，对不同工艺要求适应性更强。尤其对风机的变频改造后，改变了过去以改变开度方式来调节风压或风量的传统生产模式，劳动强度减轻，调节控制的准确性好，提高了产品的合格率，节电效果可达30%-60%。下面将对其控制方式、技术性能及适用的工况进行系统分析，并就其在化肥厂的使用、选配和应注意的问题进行阐述。
一、大功率变频器结构形式
大功率变频器按主回路拓扑结构可分为“高-低-高”式变频器、“高-低”式变频器、“高-高”式变频器。“高-高”式又分为电流型、中性点钳位的三电平电压型和单元串联多电平电压型。其中：“高-低-高”式变频器，由于两侧均需大型变压器，损耗高，变频系统启动时负载能力将下降，谐波较大等缺点，使其发展受到限制。“高-高”电流型变频器，一般为两电平结构，电动机承受的du/dt较大，且需均压和缓冲电路，技术复杂，器件较多，装置体积大，调整和维修都比较困难，功率因数较低，并随负载变化而变化，不好补偿，输出谐波和共模电压对电机的影响等问题，电机需降额使用和加强绝缘。其优点是不需外加电路就可将负载的再生能量回馈电网。目前，主要应用于超大功率场合。
由于上述所叙原因，目前化肥厂在大功率变频器选用上，较少采用“高-低-高”式和高压电流型变频器，一般采用“高-低”式、三电平电压型和多电平电压型变频器。
二、大功率变频器在化肥厂的使用
（一）水泥厂大功率变器类型的选择
化肥厂需要变频调速的大功率设备，主要是高温风机、回转窑、立磨循环风机、窑头余风风机及窑尾排风机等设备，这些设备功率一般在200KW以上，如按正常选型，一般采用电压等级为6KV或10KV中压电机，当采用变频调速时应按下列方法匹配较为合适。
回转窑、窑头余风风机及窑尾排风机等设备一般功率在800KW以下，选择690V（>300KW电机）或380V低压电机，变频器选用低压变频器。这样变频器即使加上电机的成套费用，比采用高压变频方式还要低，而且技术成熟、维修使用方便，变频器选择范围也较大。
高温风机、立磨循环风机等设备，功率较大，宜采用中压“高—高”变频器调速。在控制方式的选择上，应根据负载特性，以满足使用要求为准，其启动时需克服巨大惯性，有较高静态转速精度要求，一般可选用通用型U/f控制变频器（即VVVF变频器）。
离心风机上的应用：某些化肥厂是采用高压离心式风机进行的供风，该种回转窑风量调的节以往也是通过风门开启度对风量进行调节。对离心风机的变频调速改造同样有巨大的节能潜力。如降低20%的风量，功耗则会下降50%。
（二）变频器容量的合理选配
变频器容量选定过程，实际上是变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也较安全的办法，是按变频器生产厂家要求，即变频器的功率应大于或等于电动机额定功率的1.1倍。但合理的选择方法应以设备的实际运行情况为基础进行计算和分析，决定变频器的容量。这不仅能节省投资，而且本身也是一种节能降耗的措施。根据资料和经验，可按下列方法选配：（1）电机实际功率确定法。首先测定电机的实际功率，以此来选用变频器的容量。（2）公式法。安全系数取1.05，则变频器的容量为：Pb=1.05Pm/hm×cosy（kW）式中，Pm为电机负载，hm为电机效率，cosy电机功率因数。（3）按电机的实际功率选择变频器，一定要注意：①电机加载后总的负荷电流不得超过变频器的额定电流；②负载峰值电流不得超过变频器的过载量。运行经验表明，变频器的容量最小不得小于电机容量的65%。
（三）水泥厂变频器使用时应注意以下问题
（1）使用环境。变频器的额定容量是针对一定的使用环境而标出的，变频器工作温度一般要求为0℃-55℃，最好控制在40℃以下，相对湿度应控制在20%-90%。变频器对环境温度要求较高，同时它又是发热量较大的设备，化肥厂在使用大功率变频器时，在考虑降温时，一定要考虑变频器的发热，一般按变频器容量的3-4%的功率核算变频器的发热量。（2）变频器的外部配置。为防止操作过电压，变频器与电机间不宜装设接触器；变频器内部整流电路前若没有快速熔断器，变频器与电源之间应外配符合要求的快速熔断器，不能用空气断路器代替熔断器。
三、结束语
在化肥厂工程中推广使用大功率变频器，带来的不仅是节能所产生的直接经济效益，还有其他的附加效益：通过变频器实现电机的软启动，降低了启动电流，避免了启动时的机械冲击，延长了电动机寿命；采用结构简单、可靠耐用的鼠笼电机，从而降低了电动机的价格、维护工作量及费用；通过转速对风压及风量进行调整，扣件简单灵活，反应时间快，易与DCS系统构成自动控制回路，提高了自动化控制水平。所以在化肥厂采用高压变频器是不可避免的趋势，在实际工程中科学、合理的应用大功率变频器，让大功率变频器为化肥行业的节能增效发挥出更好的功效与优势。
参考文献：
[1]陈志励，赵济安，邵民杰.建筑电气节能技术综述[J].低压电器，2007.
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