1、xxxx钢铁有限公司转炉煤气一次除尘离心鼓风机变频改造项目一拖一技术方案目 录引言1.技术方案概述31.1 生产厂商概述31.2 HIVERT变频器的主要优势及特点42.变频器选型及性能特性62.1用户工况及主控方案62.2变频器选型73.一次回路及保护94.二次回路及控制104.1控制方式114.2速度设置方式（或闭环运行时的给定方式）114.3对外接口115.投资及效益分析125.1 投资分析125.2 效益分析126.可靠性保证136.1原理136.2元器件137.3质量保证体系147.钢铁行业部分客户151. 技术方案概述1.1 生产厂商概述xx变频科技股份有限公司是一家专业研发、生产2、高压大功率变频器的中外合资高新技术企业。产品广泛应用于电力、石化、冶金、矿山、水泥、自来水、集中供热等领域，可实现对各类高压电动机驱动的风机、水泵、空气压缩机、球磨机、提升机、轧机等负载的调速、节能、软启动和智能控制，综合效益十分显著。xx变频科技股份有限公司注册资金2.4亿元人民币，共有员工1000余人，拥有国内一流的专业研发和管理队伍，其中研发、技术人员占30 %，本科以上的学历占50 %。公司股票代码：300048，股票名称：合康变频。拥有自主知识产权的的合康HIVERT系列高压变频器6kV系列、10kV系列、矢量控制系列、同步机系列、大功率系列均通过通过国家电力科学研究院、国家电控配电3、设备质量检验中心等权威部门的严格测试。在质量保证体系方面，通过了ISO9001-2000认证。xx变频科技股份有限公司是高压变频器国家标准(GB/T12668.4)的主要参与制定与支持单位之一。合康HIVERT变频器已有很好的运行业绩，在产品质量和服务方面深受用户好评，在诸多应用领域处国内领先地位。其中2003年大冶特殊钢集团第四炼钢厂7#电弧炉引风机1800KW变频器为国内当时投运容量最大的国产高压变频器之一；胜利油田海洋石油开发公司埕岛中心1号平台2#注水泵630KW变频器为国产第一台应用于海洋平台的高压变频器，打破了国外产品的垄断；2005年成功推出具备四象限运行功能的能量回馈型系列产品4、HIVERT-YVF高压变频器，该系列与通用高压变频器相比具备优越的恒转矩起动及快速制动特性，特别适用于矿山提升机等应用场合；2007年9月，6kV/4000kW高压变频器俄罗斯夏诺夫哥罗德电厂投入运行；2008年8月，10kV/7600kW高压变频器成功投入运行。合康HIVERT高压变频器在大功率驱动技术、高压变频能量回馈技术、同步及异步电机矢量控制变频技术等方面在国内同行中处于领先水平。xx变频科技股份有限公司注重企业的全球化布局和海外市场的拓展，目前在中东欧、印度等新兴市场的销售业绩不断成长，至2009年底，仅在俄罗斯地区的销量即已超过100台，在各国厂商中位居前列。1.2 HIVERT5、变频器的主要优势及特点合康HIVERT系列高压变频器与国内外同类产品比较，在产品功能设计、产品质量保障措施、系统安全设计和服务方面，具有以下优势和特点：1) 输入、输出谐波含量低，输入功率因数高。无需安装滤波器和功率因数补偿装置，可直接驱动普通电机； 2) 系统控制电源采用220VAC和高压主电源降压隔离后双路供电，供电系统与直接在线热备份，系统运行更可靠、操作更简便。其他产品一般采用柜内UPS供电，这种小功率低成本的UPS不可能具有电池管理功能，在柜内高温条件下，UPS电池寿命短、故障率高，且开、停机时，操作烦琐；UPS电池自身要求每三个月完全放电，然后再充电，如此周期性维护才能保证断电时正6、常输出。可是高压变频器一旦正常开机使用，柜门禁开，UPS则无法周期性地充放电。3) 功率单元与控制系统光纤通讯，强弱电之间完全隔离，提高了系统抗干扰能力；4) 冷却风机采用高压主电源降压后直接驱动，风机仅在上高压电后运行。系统220VAC控制电源容量仅需1kVA，且避免了冷却风机启、停时对控制系统的干扰；5) 功率单元工作电源为高压开关电源，直接取自单元内部电容，避免了瞬时掉电对单元的影响；6) 频率跳跃功能。变频器设有两组跳转频率，可以跳开机组共振点或风机的喘振区域；7) 更适应于国内电网条件，变频器工作电压范围为UN+15-20%，如10kV系列可稳定运行于11500V电压条件下；8) 瞬7、时停电保护功能。当主电源失电后，变频器控制电机处于发电状态运行，为单元电容充电，并为单元控制电源供电，直至主电源恢复，变频器回到原运行状态。瞬时停电时间典型值为3秒（具体时间长短与负载的转动惯量大小有关）；9) 限流功能。避免启动或负载突然变化时，使变频器输出电流过大而导致保护动作；10) 上位机操作平台采用全中文系统，运行稳定，且易学易用；11) LCD工业液晶屏显示，薄膜式轻触按键控制，操作简便；12) 内置I/O接口板与用户信号连接，无需PLC和工控机，避免了由于温度过高导致工控机硬盘损坏而使系统瘫痪；13) 结构紧凑，体积小。与国内同容量产品相比，柜体宽度缩小0.61.0米；14) 完8、善的上位控制功能。可与DCS系统实现通讯（采用标准MODBUS通讯规约）或I/O方式连接。15) 故障记录：自动记录变频器所发生故障的原因、故障点、故障时间，便于故障排除；16) 输出电压自动调整功能：输入电压变化时，自动调节输出电压，使输出到电机的电压保持相对稳定，保护电机；17) 主要器件均采用世界一流厂商的成熟产品，产品从元器件至半成品及成品，均实现100%的严格测试。各系列产品出厂前均完成72小时以上负载测试记录，确保产品的可靠性。18) 在系统安全设计方面，当变频器应用于火电厂锅炉送、引风机时，运用合作伙伴的“风量突变时的锅炉保护”专利技术，确保变频器故障时锅炉不熄火，保障锅炉连续安9、全运行，避免变频器故障对电厂产生重大损失，此项应用目前在国内（包括进口变频器）尚属首创；19) 矢量控制带能量回馈提升机为合康公司国际领先技术。合康公司生产的矢量控制带能量回馈变频器通过国家煤炭工业部科技成果鉴定，获得了国家权威部门的认可，处于国际领先地位。20) 同步机高压变频为合康公司国内领先技术。在所有同步机高压变频器中，应用最为广泛，使用最为稳定。21) 功率单元模块化设计，可以互换，维护简单；二次接线模块化设计,现场接线简单，安装周期短；22) 具有转速跟踪功能，能实现电机的飞车启动。该功能可以在电机处于工频运行的时候，在不停机的状态下，无冲击的由工频状态切换到变频状态，最大程度的降10、低了生产风险；该功能经过多次实践验证，能够快速稳定的无冲击的将设备在工频与变频之间进行自由地切换，有效地提高生产效率，保证企业生产的连续性；可靠性保证 Y系列变频器从研发、生产到整机测试，每个环节都将可靠性放在第一位，确保用户使用的安全性和可靠性，现从以下几点分别说明。1.原理采用先进的功率单元串联叠波（又称功率单元多重化结构）方式、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，利用成熟的低压变频器技术和功率器件IGBT，从原理上保证了系统的可靠性，并使变频器的输入输出波形得到极大改善，在美国该方式变频器号称完美无谐波。功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干11、扰能力。2. 元器件为了保证系统的可靠性和使用寿命，主要元器件均采用国际知名厂家产品，主要元器件清单见表1。表1：主要元器件清单序号名称品牌1IGBT德国西门子EUPEC2整流管德国西门康SEMIKRON/四菱电子3电解电容日本嘉美工NCC/日本尼吉康nichicon/美国CDE/中日合资南通海立4风机德国依必安EBM5CPLD美国赛灵思6驱动片日本三菱公司MISUBISHI7吸收电容美国CDE8输出电流传感器德国莱姆LEM9光纤及接口美国安捷伦10光藕日本东芝11隔离变压器北京新华都/特变新疆变压器厂/上海北变电气3质量保证体系公司形成了一套完善的质量管理体系，已顺利通过ISO9001-2012、00认证。公司在供应商认证、元器件检验、半成品和整机的跟踪和检验都严把质量关。整机出厂前，均经过72小时连续负载试验。从上述几点可以看到，首先HIVERT变频器是稳定可靠的，其次，即便变频器出现故障，仍可以通过旁路系统保证电机继续运行，不会对生产造成影响。2. 方案确定及变频器选型2.1用户工况及主控方案xx市xx钢铁有限公司60T转炉一座，采用两台风机进行一次除尘，工作方式为一用一备。风机技术参数要求:风机型号: A1600-1.1/0.82结构形式：单吸入、单级、双支撑输送介质：转炉煤气煤气成分: CO:84%; CO2:10%; N2:3.5%; Ar: 0.5%;O2:0.5%含尘浓度13、：100mg/Nm3进口流量: 1600 m3/min(工况)进气压力: -20.5kPa(A)出气压力: 7.5kPa(A)进气温度: 65配套电机参数:型号：YBKS5603 功率：1250KW电压等级：10KV数量：2台根据风机节能原理引入变频调速控制，可平稳调速，在满足现场工况要求下在电机低速运行时能节约以前在工频运行时所浪费的能源；又实现了电机无极调速，设备控制与调节更加方便、快捷；也实现了电机的软启动，有效的延长了电机及风机轴瓦的使用周期和寿命。转炉一次除尘风机在一个冶炼周期约28分钟，其中在冶炼时电机需高速运转以达到最大风量、最佳除尘效果，这段时间约16分钟，其余约12分钟处于低14、速运行状态, 节能空间较大。配置变频器后，将变频器的高低速控制信号与转炉氧枪的行程开关接在一起，当氧枪在待吹氧位置时变频器低速运行，其余均为高速运行。这样可以实现风机自动运行，减少风机值班室的劳动强度。 系统配备双电源一拖一旁路系统，可以在变频器出现故障时，将风机投至工频运行，保证生产的连续性。2.2变频器选型根据电机容量，拟选用xx变频科技股份有限公司自主研发和生产，适合驱动高压异步电动机的变频器HIVERT-Y10系列1800KW（2250KVA）变频器, 具体如下: 主机名称型号额定功率额定电流变频器选型台数1转炉一次除尘风机YBKS56031250KW130AHIVERT-Y10/1315、02 2.2.1主要技术性能指标输入电压（kV）10输出电压（kV）10输 入 频 率50Hz/60 Hz(-10%+10%)额定输入电压10kV（-20%+15%）调 制 技 术空间矢量控制的正弦波PWM技术控 制 电 源三相四线制380VAC， 5kVA输入功率因数额定负载下0.96效率0.96,变频部分98%输出频率范围0Hz120Hz输出频率分辨率0.01Hz过 载 能 力120%2分钟，150%3秒，200%立即保护(可根据用户要求定制)模拟量输入两路，010V/420mA模拟量输出四路，010V/420mA上 位 通 讯隔离RS485接口，MODBUS RTU, 可选Profibu16、s DP、工业以太网规约加减速时间5秒1600秒(与负载相关)开关量输入输出12输入/9输出(输出可扩展)运行环境温度-5+45贮存/运输温度-40+70冷 却 方 式强迫风冷环 境 湿 度95%,不结露安装海拔高度1000米，高于海拔1000米时，每增加100米降额1%运行粉尘不导电、无腐蚀性，6.5mg/dm3防护等级IP30外形尺寸4300x2100x1585, 另外一拖二旁路系统1600x2100x1585总重量7000Kg2.2.2外形尺寸及安装变频器外形尺寸HIVERT-Y10，10KV系列设备名称额定功率变频器选型W1W2H1DH21高压变频调速系统10KV/1250 kWHIV17、ERT-Y10/1081600430021001585450DW4(2100)功率单元柜W3(2200)移相变压器柜W1旁路系统W2(4300)变频器系统H1H2风机风机风机图1 变频器外形图变频器采用底部进出线方式，从正面看，高压进线孔位于变压器柜后部居中的位置，高压出线及二次进出线电缆孔位于单元柜后部居左的位置。变频器应安装在电缆沟上，见下图。接地镀锌带钢桥架L50x50每米一组电缆沟护边角钢50x50x51001000530330300300D-4001000变频器侧面D=1210风机变频器正面16#槽钢，高出地面10mm, 安装后柜体与槽钢点焊图2 变频器安装图（侧面）安装要求:1、 18、电缆沟最小长度为变频器系统长度加旁路系统长度。2、 为了布线的安全和方便，变频器柜体推荐安装在地沟上，如上图所示。3、 变频器就位后，通过点焊方式将其固定在安装槽钢上，槽钢需可靠接地，接地电阻不得大于4。4、 为了保证操作、维护的方便性和通风散热效果，安装时，必须在变频器柜体的顶部和前后留出一定的空间。背面离墙不小于1000mm；顶部与屋顶空间距离不得小于800mm；装置正面离墙不得小于1500mm。5、 室内冷却方式：若采用空调制冷，则空调容量不小于平均负载功率1.6%为空调的匹数；若采用排风方式，则每个风机排风量不小于1m3/s。3. 一次回路及保护一拖一主回路图其中QS2、QS21是双刀19、双掷隔离开关，QS4、QS23也是双刀双掷隔离开关；实现自然机械互锁。QS1和QS21不能同时闭合，实现电气闭锁；当QS2、QS22断开，QS21闭合时，电机工频运行；当QS2、QS22闭合，QS21断开时，1#电机变频运行；旁路柜QS21与上级高压断路器QF1连锁，QS21未合闸到位，不许QF1合闸，当QF1合闸时绝对不允许操作隔离开关，以防发生事故，2#电机控制方式与1#电机相同。 变频器故障时，联跳相应的高压开关，柜子的柜门都有高压闭锁，高压电上电后，柜门就会被电磁锁自动锁死，除非用专用的钥匙，不能打开柜门。4. 二次回路及控制控制器由光纤板，信号板，主控板，接口板和监视器组成，各部分之20、间的联系如图4所示。控制系统与功率单元之间采用光纤通信，实现了强弱电之间的光电隔离。图4 变频器系统控制原理图4.1控制方式变频器有三种控制方式：l 本地控制：从变频器操作界面控制电机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制；l 远程控制：通过内置接口板接受来自现场的开关量控制； l 上位控制：通过RS485接口，采用MODBUS通讯协议，接收上位DCS系统的控制。4.2速度设置方式（或闭环运行时的给定方式）变频器有多种速度设置方式，在闭环运行时，速度设置方式即为被控量的给定方式：l 本地设置：通过操作屏设置运行频率；l 模拟设置：接收DCS系统4-20mA模拟信号设置运行频率或被控量给定值；l21、 通讯设置：通过通讯方式接收来自DCS系统的运行频率或被控量给定值；l 多档设置：通过开关量设置多档运行速度或被控量给定值；l 闭环调节：由PID自动设置运行频率。4.3对外接口l 模拟量输入：2路，420mA。420mA时输入阻抗250。用于接收速度设置或被控量设置的模拟信号；现场的流量、压力、烟气浓度等信号。l 模拟量输出：4路，420mA输出。420mA输出时最大阻抗500。以模拟方式输出变频器的运行速度；变频器的输入、输出电压、电流、功率及功率因数等变量。l 数字量输入：12路，光电隔离，隔离电压500VAC。接收远程控制信号，速度给定开关信号及各开关状态等。l 数字量输出：9路，中间22、继电器隔离，隔离电压750VAC，接点容量5A。输出变频器状态，控制主电源开断等。l 通讯接口：隔离RS485，MODBUS通讯规约，实现与上位系统的通讯。5. 投资及效益分析 5.1 投资分析序号货物名称数量单价金额备注1前期费（包括论证、设计）1002高压变频调速系统290903旁路切换柜1554随机备品备件400包括盘间电缆5专用工具400合计95万元5.2 效益分析 1.) 节电效果显著以之前实施的一次除尘风机变频改造项目，节电率为30%以上，则年节电量约1250KWx0.8x30%x8000小时x0.55元=132万元; (电费以0.55元/度计)投资回收期为:132万元/95万元*23、12=6.7月即七个月即可收回成本。采用变频调速技术改造后每年可节约132万元电费；变频器可以根据工况数据进行自动、精准调风量，同时也节约了大量管网维护费用，间接节约了成本。2.) 加强原有设备可靠性，减少维护费用采用变频启动电机，电机无冲击电流（若以液力偶合器工频启动时，启动电流是额定电流的24倍，经常造成电机、电缆、开关损坏，机组被迫减负停或停电），设备健康水平大大提高，减少维护费用。变频器有多种保护功能，可大大延长设备使用寿命。另外省去了大量的液力偶合器维护费用。变频器故障时还可以旁路继续运行，不会因设备问题出现停产。3.) 提高自动化水平，减少操作人员劳动强度变频器配有PID/DCS接24、口，可以很方便组成工业标准通讯网络，与其他系统对接，极大的提高机组的自动控制水平。原来采用阀门、挡板等节流方式调节流量，往往需要人工操作，劳动强度大，调节精度差，而变频器可以根据工况数据进行自动、精准调节。从上述几点可以看出，采用变频器节能技改后可以节约大量电费，投资回收期短，缓解了电力供需紧张局面，减少了设备维护费用，降低了员工的劳动强度，提高产品质量，降低了产品的生产成本，顺应当前期节能降耗大形势, 有着极大的经济和社会效益。6. 可靠性保证 Y系列变频器从研发、生产到整机测试，每个环节都将可靠性放在第一位，确保用户使用的安全性和可靠性，现从以下几点分别说明。6.1原理采用先进的功率单元串25、联叠波（又称功率单元多重化结构）方式、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，利用成熟的低压变频器技术和功率器件IGBT，从原理上保证了系统的可靠性，并使变频器的输入输出波形得到极大改善，在美国该方式变频器号称完美无谐波。功率单元和控制系统之间采用光纤通讯，实现强弱电间的完全电气隔离，提高了整个系统的抗干扰能力。6.2元器件为了保证系统的可靠性和使用寿命，主要元器件均采用国际知名厂家产品，主要元器件清单见表1。表1：主要元器件清单序号名称品牌1IGBT德国西门子EUPEC2整流管德国西门康SEMIKRON/四菱电子3电解电容日本嘉美工NCC/日本尼吉康nichicon/美国CDE/中日合资南通海立26、4风机德国依必安EBM5CPLD美国赛灵思6驱动片日本三菱公司MISUBISHI7吸收电容美国CDE8输出电流传感器德国莱姆LEM9光纤及接口美国安捷伦10光藕日本东芝11隔离变压器北京新华都/特变新疆变压器厂/上海北变电气7.3质量保证体系公司形成了一套完善的质量管理体系，已顺利通过ISO9001-2000认证。公司在供应商认证、元器件检验、半成品和整机的跟踪和检验都严把质量关。整机出厂前，均经过72小时连续负载试验。从上述几点可以看到，首先HIVERT变频器是稳定可靠的，其次，即便变频器出现故障，仍可以通过旁路系统保证电机继续运行，不会对生产造成影响。7. 钢铁行业部分客户序号规格型号电压27、kV容量kW负载类型数量用户单位1HIVERT-Y10/243P103200除尘离心风机1迁安轧一钢铁集团有限公司2HIVERT-Y10/243103200余热利用1首钢京唐钢铁联合有限公司钢铁厂3HIVERT-Y10/182102500一次除尘风机3迁安轧一钢铁集团有限公司4HIVERT-Y10/182102500离心通风机1通化钢铁股份有限公司5HIVERT-Y10/1651022502江苏申特钢铁有限公司6HIVERT-Y10/144102000高炉除尘风机1包钢炼铁厂7HIVERT-Y06/20061800除尘风机1大冶特殊钢集团第四炼钢厂8HIVERT-Y10/130101800除尘28、风机2攀枝花钢铁公司炼铁厂9HIVERT-Y06/22061800除尘设备1南京钢铁有限公司10HIVERT-Y10/115101600烧结风机1福建三明小蕉轧钢厂11HIVERT-Y10/115101600高炉风机2迁安联钢津安钢铁有限公司一炼铁12HIVERT-Y10/1151016001潍坊钢铁集团公司13HIVERT-Y10/115101600出铁厂除尘风机1山东莱钢永锋钢铁有限公司14HIVERT-Y10/115101600环冷风机1首钢京唐钢铁联合有限公司钢铁厂15HIVERT-Y10/1151016002河北前进钢铁集团有限公司16HIVERT-Y10/1151016002山西海29、鑫国际钢铁有限公司17HIVERT-Y10/115101400转炉二次风机1芜湖市富鑫钢铁有限公司18HIVERT-Y10/104P101400二次除尘风机1淄博张钢钢铁有限公司19HIVERT-Y06/17361400LF炉二次除尘风机1铜陵市富鑫钢铁有限公司炼钢厂20HIVERT-Y10/115101400除尘风机2唐山市德隆钢铁有限公司21HIVERT-Y06/15461250除尘风机1重钢股份公司炼铁厂22HIVERT-Y10/092101250风机1津安钢铁公司23HIVERT-Y06/15461250电炉除尘风机1无锡市雪丰钢铁有限公司24HIVERT-Y06/15461250除尘30、风机1中钢集团天澄环保科技股份有限公司水城钢铁25HIVERT-Y06/15461250离心通风机2冷水江博大钢铁公司26HIVERT-Y10/096101250除尘风机2潍坊钢铁集团27HIVERT-Y06/15461250除尘风机2冷水江博大钢铁有限公司28HIVERT-Y10/096101250除尘风机1潍坊钢铁集团公司29HIVERT-Y10/096101250除尘风机1潍坊钢铁集团公司烧结厂30HIVERT-Y10/096101250风机2联峰钢铁（张家港）有限公司31HIVERT-Y10/096101250除尘风机1秦皇岛安丰钢铁有限公司32HIVERT-Y06/09661250除31、尘风机1江苏淮钢特钢有限公司33HIVERT-Y10/096101250除尘风机1云南省曲靖双友钢铁有限公司34HIVERT-Y10/096101250矿槽除尘风机1山东莱钢永锋钢铁有限公司35HIVERT-Y10/096101250球团主轴风机1山东莱钢永锋钢铁有限公司36HIVERT-Y10/096101250除尘风机1承德建龙特殊钢有限公司炼钢厂37HIVERT-Y06/12061000除尘风机1大冶特殊钢股份有限公司二炼铁厂38HIVERT-Y06/12061000除尘风机1四川省达州钢铁集团有限责任公司炼铁厂39HIVERT-Y06/12061000除尘风机1辽宁省凌源钢铁有限公司432、0HIVERT-Y06/12061000除尘风机1湖北新冶钢四炼钢厂41HIVERT-Y10/072101000除尘风机1津安钢铁公司42HIVERT-Y10/077101000转炉除尘风机1云南曲靖双友钢铁有限公司43HIVERT-Y06/13061000转炉一次除尘风机2铜陵富鑫钢铁有限公司44HIVERT-Y06/13061000混铁炉除尘风机1铜陵富鑫钢铁有限公司45HIVERT-Y10/077101000不锈钢转炉1#风机2山东广富钢铁集团46HIVERT-Y06/13061000电炉除尘1大冶特殊钢股份有限公司（四炼钢厂）47HIVERT-Y06/0966800除尘风机1潍坊钢铁集33、团48HIVERT-Y10/06110800喷煤机1潍坊钢铁集团49HIVERT-Y10/06110800AOD除尘风机3海南儋州永航不锈钢有限公司50HIVERT-Y10/06110800不锈钢转炉3#风机4山东广富钢铁集团51HIVERT-Y06/0966800除尘风机1无锡联合钢铁有限公司第二炼钢厂52HIVERT-Y10/06110800离心风机1南京钢铁联合有限公司53HIVERT-Y06/0616800水泵3南京钢铁股份有限公司调质泵站54HIVERT-Y10/05210710高炉炉前除尘风机1洛阳洛钢集团钢铁有限公司55HIVERT-Y10/05210710转炉一次除尘风机1洛阳洛钢集团钢铁有限公司