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一 前言
一家鑄造鍛造材料企業(yè)原有230立方高爐，是當(dāng)?shù)刂攸c(diǎn)煉鐵項(xiàng)目。自投入生產(chǎn)運(yùn)行中的一年以來(lái)，高爐鼓風(fēng)機(jī)和燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)的水阻箱經(jīng)常發(fā)生故障，且維護(hù)量大，對(duì)能源消耗極高。
我們知道，風(fēng)機(jī)的選型都是根據(jù)滿載狀態(tài)進(jìn)行的，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于工況和風(fēng)量的變化，需要的風(fēng)量也會(huì)發(fā)生變化，大多數(shù)風(fēng)機(jī)都是通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣口、出氣口閥門的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方式是通過(guò)增大風(fēng)阻，犧牲風(fēng)機(jī)的效率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，采用變頻調(diào)速技術(shù)，改變裝置運(yùn)行速度，以調(diào)整風(fēng)量大小，既能滿足生產(chǎn)需要，又能達(dá)到節(jié)電效果。
經(jīng)過(guò)再三的選型比較，最終選擇了杭州三科的重載風(fēng)機(jī)變頻器。自使用以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行良好，節(jié)能效果相當(dāng)顯著。
二 變頻改造項(xiàng)目的實(shí)施
1.變頻調(diào)速裝置的優(yōu)勢(shì)交流變頻調(diào)速傳動(dòng)克服了直流電機(jī)的缺點(diǎn)，發(fā)揮了交流電機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)可靠、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等），并且很好地解決了交流電機(jī)調(diào)速性能先天不足的問(wèn)題。交流電機(jī)變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和其制動(dòng)性能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。
2.變頻改造項(xiàng)目考慮的主要參數(shù)
（1）電壓等級(jí)
我國(guó)高壓電機(jī)常用電壓等級(jí)為6kV和10kV，另有少量3kV等級(jí)的高壓電機(jī)。絕大部分的高壓變頻器輸入都有一個(gè)隔離變壓器，所以變頻器輸入電壓通常能滿足不同電網(wǎng)電壓等級(jí)的要求。對(duì)于技改項(xiàng)目，本來(lái)電機(jī)工頻運(yùn)行，由于通常不會(huì)更換電機(jī)，加裝變頻器后，要求變頻器的輸出電壓和電網(wǎng)電壓一致。
（2）電壓源型和電流源型
目前絕大部分的高壓變頻器均屬于交直交型變頻器，按中間直流環(huán)節(jié)所用儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓源型和電流源型。
電流源型變頻器的優(yōu)點(diǎn)是能量可以回饋電網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。電源側(cè)常采用三相橋式晶閘管整流電路，輸入電流的諧波較大，輸入功率因數(shù)一般較低，電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大時(shí)容易停機(jī)。
電壓源型高壓變頻器由于采用二極管不可控整流，輸入功率因數(shù)相對(duì)較高，且不易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，在電網(wǎng)條件比較差的應(yīng)用場(chǎng)合。
（3）輸出波形及對(duì)電機(jī)適用性
輸出諧波對(duì)電機(jī)的影響主要有：引起電機(jī)附加發(fā)熱，導(dǎo)致電機(jī)的額外溫升，電機(jī)往往要降額使用，諧波還會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，噪音增加，所以檢測(cè)波形應(yīng)穩(wěn)定、諧波少。
（4）節(jié)電率
如風(fēng)機(jī)或水泵，應(yīng)用變頻器后節(jié)電率和變頻器本身關(guān)系不大，主要由改造前變頻器的運(yùn)行工況決定。如原來(lái)?yè)醢?、閥門的開度等。
（5）旁路柜或切換柜（選配）
旁路柜或切換柜開關(guān)可根據(jù)用戶工況要求選用隔離刀閘、真空接觸器或兩者的組合方式。旁路柜的作用是在變頻器退出運(yùn)行后，將電機(jī)投入工頻電網(wǎng)運(yùn)行，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
切換柜的作用是將變頻器輸出切換到不同電機(jī)。
3.日常工作中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問(wèn)題
（1）變頻器應(yīng)用的環(huán)境與散熱問(wèn)題
作為電力電子設(shè)備，由于產(chǎn)生約3%～4%的損耗發(fā)熱需要散熱（一般采用風(fēng)冷散熱），所以高壓變頻器應(yīng)加強(qiáng)防塵處理和日常維護(hù)，并定期進(jìn)行吹灰除塵。
（2）諧波干擾問(wèn)題
諧波超標(biāo)會(huì)使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，并將導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，影響各種電氣設(shè)備的正常工作。為避免控制干擾，高壓變頻器的控制線應(yīng)采用屏蔽電纜且單端接地，在布線時(shí)與動(dòng)力纜分設(shè)在不同的電纜橋架內(nèi)。
（3）風(fēng)機(jī)工況發(fā)生變化負(fù)荷瞬間增大跳車問(wèn)題
對(duì)風(fēng)機(jī)不規(guī)則的峰值負(fù)荷運(yùn)行情況進(jìn)行全方位、有針對(duì)性的檢測(cè)，消除風(fēng)機(jī)工況變化時(shí)瞬時(shí)負(fù)荷增加的隱患，保證設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，從而降低電機(jī)和風(fēng)機(jī)設(shè)備的故障率。
三 改造后效益分析
1.直接效益
鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)：鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)：額定功率33350KWW、額定電壓10KV、額定電流217.5A、額定轉(zhuǎn)速2800r/min、額定轉(zhuǎn)速2800r/min/2800r/min、功率因數(shù)0.88、風(fēng)扇電機(jī)正常工作頻率電流160A。
裝上變頻器電流120A，節(jié)約40A電流。折合電量：
1.732×40×10×0.88=610KW
電價(jià)按照0.5元計(jì)算,每月節(jié)約電費(fèi)
610×24×30×0.5=21.96萬(wàn)元
2.間接效益
高溫風(fēng)機(jī)采用高壓變頻調(diào)速控制后，除實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗經(jīng)濟(jì)效益外，其它 方面的效益也是明顯的：
（1）延長(zhǎng)了電機(jī)等設(shè)備的使用壽命。變頻改造后，高壓電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)，起動(dòng)電流大大減少，避免了起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)的沖擊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)對(duì)風(fēng)量的自動(dòng)控制，提高了設(shè)備自動(dòng)化控制程度和設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性；
（2）改善了工藝狀況，調(diào)速精度得到保證，可以平滑穩(wěn)定地調(diào)整風(fēng)量風(fēng)壓，提高了生產(chǎn)效率，特別是使生產(chǎn)線設(shè)備利用率得到了保證，進(jìn)一步提高了產(chǎn)量；
（3）設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用下降，采用變頻調(diào)節(jié)后維修費(fèi)用減少近70%。
（4）高壓變頻器輸入電流諧波含量小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的限制要求，功率因數(shù)可保證在0.95以上，再無(wú)需投資功率補(bǔ)償設(shè)備，并可降低有關(guān)的設(shè)備投資與維護(hù)費(fèi)用。
三 日常巡檢與維護(hù)
1.運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，故障記錄
每天要記錄變頻器及電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括變頻器輸出頻率，輸出電流，輸出電壓等參數(shù)，與合理數(shù)據(jù)對(duì)照比較，以利于早日發(fā)現(xiàn)故障隱患。變頻器如發(fā)生故障跳閘，務(wù)必記錄故障和跳閘時(shí)變頻器的運(yùn)行工況，以便具體分析故障原因。
2.變頻器日常檢查
每?jī)芍苓M(jìn)行一次，檢查記錄環(huán)境溫度，散熱器溫度；察看變頻器有無(wú)異常振動(dòng)，聲響，風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
3.變頻器保養(yǎng)
變頻器每季度要清灰保養(yǎng)1次。保養(yǎng)要清除變頻器內(nèi)部和風(fēng)路內(nèi)的積灰，臟物，將變頻器表面擦拭干凈；仔細(xì)察看變頻器內(nèi)有無(wú)發(fā)熱變色部位。
（1) 夏季溫度較高時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)變頻器安裝場(chǎng)地的通風(fēng)。確保周圍空氣中不得有過(guò)量的塵埃、酸、鹽、腐蝕性及爆炸性氣體；
（2) 夏季是多雨季節(jié)，防止雨水進(jìn)入變頻器室，確保變頻器安裝的環(huán)境清潔干燥。
4.變頻器每次維護(hù)后，都需要仔細(xì)檢查是否有丟失的螺絲和電線等小零件，防止小型金屬物體引起變頻器短路事故。特別是在對(duì)電路進(jìn)行較大改動(dòng)后，確保電氣連接線連接正確可靠。
