江蘇盛藍(lán)儀器制造有限公司作者
*,高壓電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用極為廣泛,它是工礦企業(yè)中的主要?jiǎng)恿ΑT谝苯?、鋼鐵、石油、化工、水處理等各行業(yè)的大、中型廠礦中,廣泛用于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)及各種其他大型機(jī)械。其消耗的能源占電機(jī)總能耗的70%以上,而且絕大部分都有調(diào)速的要求,但目前的調(diào)速和起動(dòng)方法仍很落后,浪費(fèi)了大量的能源且造成機(jī)械壽命的降低。隨著電氣傳動(dòng)技術(shù),尤其是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,作為大容量傳動(dòng)的高壓變頻調(diào)速技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。順便指出,目前習(xí)慣稱作的高壓變頻器,實(shí)際上電壓一般為2.3-10kV,國(guó)內(nèi)主要為3kV,6kV和10kV,和電網(wǎng)電壓相比,只能算作中壓,故國(guó)外常成為MediumVoltageDrive。
濟(jì)鋼高壓風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速系統(tǒng)
我國(guó)高壓電動(dòng)機(jī)多為6kV和10kV,在濟(jì)鋼老廠區(qū)進(jìn)線電源為6kV,高壓電機(jī)調(diào)速大多為直接啟動(dòng)和液力偶合器調(diào)速;新建廠區(qū)進(jìn)線電源電壓為10kV,在高壓風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中,采用液力耦合器調(diào)速方式。直接起動(dòng)或降壓起動(dòng)非但起動(dòng)電流大,造成電網(wǎng)電壓降低,影響其它電氣設(shè)備的正常工作;而且主軸的機(jī)械沖擊大,易造成疲勞斷裂,影響機(jī)械壽命。當(dāng)電網(wǎng)容量不夠大時(shí),甚至有可能起動(dòng)失敗。液力耦合器在電機(jī)軸和負(fù)載軸之間加入葉輪,調(diào)節(jié)葉輪之間液體(一般為油)的壓力,達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速的目的。這種調(diào)速方法實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)差功率消耗型的做法,節(jié)能效果并不是很好,而且隨著轉(zhuǎn)速下降效率越來(lái)越低、需要斷開電機(jī)與負(fù)載進(jìn)行安裝、維護(hù)工作量大,過一段時(shí)間就需要對(duì)軸封、軸承等部件進(jìn)行更換,現(xiàn)場(chǎng)一般較臟,顯得設(shè)備檔次低,屬淘汰技術(shù)。
一般說來(lái),使用高壓(中壓)變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載有兩個(gè)重要特點(diǎn):*,由于消除了閥門(或擋板)的能量損失并使風(fēng)機(jī)、水泵的工作點(diǎn)接近其峰值效率線,其總的效率比液力耦合器提高25%~50%;第二,高壓(中壓)變頻調(diào)速起動(dòng)性能好,使用高壓變頻器,就可實(shí)現(xiàn)“軟”起動(dòng)。變頻裝置的特性保證了起動(dòng)和加速時(shí)具有足夠轉(zhuǎn)矩,且消除了起動(dòng)對(duì)電機(jī)的沖擊,保證電網(wǎng)穩(wěn)定,提高了電機(jī)和機(jī)械的使用壽命。
現(xiàn)以濟(jì)鋼三煉鋼為例,來(lái)分析高壓(中壓)變頻器在實(shí)際生產(chǎn)中的節(jié)能效果。在濟(jì)鋼三煉鋼廠共使用了10臺(tái)高壓除塵電機(jī),裝機(jī)容量合計(jì)23.1MW,占三煉鋼總裝機(jī)容量的40%。而從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)到的工作電流其比重更高,電流值見表1,風(fēng)機(jī)類負(fù)載要占總?cè)萘康?0%。而高壓變頻器比液力耦合器效率可以提高25%~50%,按每月風(fēng)機(jī)節(jié)能20%計(jì)算,每月總電量可以降低8%,三煉鋼每月電費(fèi)1000萬(wàn)元,這樣每年可以降低成本近80多萬(wàn)元,從上述粗略計(jì)算來(lái)看,高壓(中壓)變頻調(diào)速在濟(jì)鋼高壓風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用,前景廣泛,節(jié)能效果巨大。
高壓變頻器應(yīng)用現(xiàn)狀
雖然由于電壓高、功率大、技術(shù)復(fù)雜等因素,高壓變頻器的產(chǎn)業(yè)化在80年代中期才開始形成,但隨著大功率電力電子器件的迅速發(fā)展和巨大市場(chǎng)的推動(dòng)力,高壓變頻器近十多年的發(fā)展非常迅速,使用器件已經(jīng)從SCR、GTO、GTR發(fā)展到IGBT、IGCT、IGET和SGCT,功率范圍從幾百千瓦到幾十兆瓦。技術(shù)上已經(jīng)成熟,可靠性得到保障,使用面越來(lái)越廣。高壓變頻器可與標(biāo)準(zhǔn)的中、大功率交流異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)配套,組成交流變頻調(diào)速系統(tǒng),用來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)和各種機(jī)械傳動(dòng)裝置,達(dá)到節(jié)能、、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
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