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高壓變頻器一種新型備用投切技術(shù)在紙業(yè)廠的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2020-04-14 作者:新風(fēng)光
1前言
        東莞市上隆紙業(yè)有限公司成立于2007年,位于廣東省東莞市中堂鎮(zhèn)潢涌工業(yè)園、廣東省中堂北海仔造紙產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)。傍依東江,北接廣州,南壤深圳,毗鄰港澳,廣園、廣深、107國(guó)道三條經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈與黃浦、新沙港、虎門(mén)碼頭及廣深鐵路中轉(zhuǎn)站構(gòu)成縱橫交錯(cuò)、四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò),為公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了得天獨(dú)厚的水陸地理?xiàng)l件。
公司一期工程投資了5億元,裝備了一臺(tái)130噸循環(huán)硫化床鍋爐和18000kW汽輪發(fā)電機(jī)組,二條4800cm,600m/min的高速抄紙機(jī)及大型水力碎漿機(jī)、高濃碎漿機(jī)、熱分散設(shè)備、大直徑盤(pán)磨機(jī)、多壓力成型器等。主要產(chǎn)品有高強(qiáng)瓦楞原紙、掛面箱板紙、仿牛皮卡紙。
        2008年,在自備電站建設(shè)時(shí)引進(jìn)了新風(fēng)光電子公司的710kW/10kV和560kW/10kV兩臺(tái)高壓變頻器,分別用在1#和2#的引風(fēng)機(jī)上。投運(yùn)后,設(shè)備一直比較運(yùn)行穩(wěn)定,節(jié)能效果明顯。
        近年,由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境酸性比較強(qiáng),對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。為了保證生產(chǎn)的穩(wěn)定,方便對(duì)高壓變頻器進(jìn)行維護(hù)檢修,用戶準(zhǔn)備增加一臺(tái)備用變頻器。新風(fēng)光電子科技股份有限公司采用第六代高壓變頻器為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)了一種新型備用投切應(yīng)用。
2 火力發(fā)電工藝介紹
2.1自備電廠生產(chǎn)過(guò)程
       發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程概括起來(lái)是:先把煤磨成很細(xì)的煤粉,再借助熱風(fēng)送入鍋爐內(nèi)充分燃燒,使儲(chǔ)存于燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?;鍋爐內(nèi)的水吸熱后在一定壓力下變?yōu)轱柡驼羝柡驼羝谶^(guò)熱器內(nèi)繼續(xù)加熱成過(guò)熱蒸汽,沿新汽管道進(jìn)入汽輪機(jī),在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功,驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn),將蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)換成汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能;發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)由勵(lì)磁電流形成的磁場(chǎng)也隨之旋轉(zhuǎn),使定子線圈所交鏈的磁通發(fā)生周期性的變化,在定子線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),發(fā)出電能,供給廠區(qū)用電設(shè)備。

 
圖1 發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程框圖
2.2自備電廠生產(chǎn)工藝流程
電廠主要設(shè)備:鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)。
電廠主要組成:風(fēng)系統(tǒng)、燃料輸送系統(tǒng)、給水蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。鍋爐是一個(gè)換熱器,主要由爐膛、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器組成。
 
圖2 電廠生產(chǎn)工藝流程
 
圖3 自備電廠現(xiàn)場(chǎng)圖
電廠排煙系統(tǒng):提供鍋爐燃燒的氧氣,帶動(dòng)干燥的燃料進(jìn)入爐膛,維持爐膛穩(wěn)定風(fēng)壓以穩(wěn)定燃燒。
一次風(fēng)機(jī):將干燥燃料送入爐膛。
二次風(fēng)機(jī):克服空氣預(yù)熱器、風(fēng)道及燃燒器阻力,輸送燃燒風(fēng),維持燃料充分燃燒。
引風(fēng)機(jī):將煙氣排除,維持爐膛壓力,形成流動(dòng)煙氣。
3新風(fēng)光備用變頻器改造設(shè)計(jì)
3.1主回路結(jié)構(gòu)

 
圖4 變頻器改造主回路圖
3.2邏輯控制介紹
        1#和2#是原來(lái)兩套變頻器系統(tǒng),3#是新上備用變頻器。正常情況下KM3,KM8吸合,1#和2#變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)。假如1#變頻器出現(xiàn)故障,KM3交流接觸器斷開(kāi),KM5吸合。3#變頻器以飛車(chē)啟動(dòng)模式把電機(jī)帶起來(lái),不影響生產(chǎn)。假如2#變頻器出現(xiàn)故障,KM8交流接觸器斷開(kāi),KM6吸合,3#變頻器以飛車(chē)啟動(dòng)模式把電機(jī)帶起來(lái)。把故障變頻器維修好后,給3#備用變頻器切換信號(hào),3#變頻器輸出交流接觸器KM5或KM6斷開(kāi),原來(lái)對(duì)應(yīng)的接觸器吸合,維修后的變頻器以飛車(chē)形式啟動(dòng)。同樣,如果開(kāi)始投入的是2#和3#變頻器,其中的一臺(tái)出現(xiàn)故障,也可以切換到1#變頻器上。實(shí)現(xiàn)了1#,2#、3#三臺(tái)變頻器之間的任意切換。
(1)刀閘狀態(tài)錯(cuò)誤報(bào)警
開(kāi)機(jī)狀態(tài)下K1斷開(kāi)報(bào)警。
開(kāi)機(jī)狀態(tài)下K2斷開(kāi)報(bào)警。
(2)接觸器邏輯錯(cuò)誤
所有接觸器該合未合或該斷未斷報(bào)接觸器故障。
KM5或KM6邏輯錯(cuò)誤作為重故障處理:封波,停機(jī),聯(lián)跳高壓。
刀閘錯(cuò)誤狀態(tài)和接觸器邏輯錯(cuò)誤狀態(tài)使用Modbus  Address 18 VW314,具體見(jiàn)表1所示。

(3)開(kāi)機(jī)刀閘條件2
開(kāi)機(jī)刀閘條件2滿足的條件為:K1閉合,K2閉合,KM5或KM6有且只有一個(gè)吸合,有高壓就緒。
(4)高壓允許刀閘條件
高壓允許刀閘條件1滿足的條件:K1閉合,K2閉合。高壓允許刀閘條件2始終不滿足。
(5)聯(lián)跳高壓刀閘條件
聯(lián)跳高壓刀閘條件滿足的條件:無(wú)接觸器邏輯錯(cuò)誤,K1閉合,K2閉合
(6)KM3控制邏輯
KM3的邏輯控制如圖5所示

 
圖5 KM3的邏輯控制
(7)KM4的控制邏輯
KM4的合斷邏輯與KM3類(lèi)似,只是吸合條件判斷變?yōu)榕袛郖M3是否吸合。
(8)KM5的控制邏輯
KM5的合斷邏輯除必須先滿足FGI變頻器滿足無(wú)故障,無(wú)急停狀態(tài),K1閉合,K2閉合,有高壓就緒的條件下,還要滿足與KM3類(lèi)似的互鎖條件。
(9)KM6的控制邏輯
KM6的控制邏輯與KM5類(lèi)似。
(10)KM7的控制邏輯
KM7的控制邏輯與KM3類(lèi)似,條件與KM3的條件如同鏡像。
(11)KM8的控制邏輯
KM8的控制邏輯與KM7類(lèi)似,只是吸合條件判斷變?yōu)榕袛郖M7是否吸合。
經(jīng)過(guò)此種邏輯控制,實(shí)現(xiàn)了3#變頻器與其他兩臺(tái)變頻器的切換邏輯功能。
4新風(fēng)光第六代高壓變頻技術(shù)優(yōu)勢(shì)
        具體來(lái)說(shuō),風(fēng)光第六代高壓變頻器除具有一般普通高壓變頻器的性能外,還具有以下突出特點(diǎn):
(1)采用高速DSP作為中央處理器,運(yùn)算速度更快,控制更精準(zhǔn)。
(2)矢量控制技術(shù),通過(guò)測(cè)量和控制交流電動(dòng)機(jī)定子電流矢量,根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,從而達(dá)到控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,調(diào)速精度高,帶負(fù)載能力強(qiáng)。
(3)快速飛車(chē)啟動(dòng)功能。能夠識(shí)別電機(jī)的速度并在電機(jī)不停轉(zhuǎn)的情況下直接起動(dòng)。在變頻器受到負(fù)載沖擊保護(hù)后可對(duì)其自動(dòng)復(fù)位,然后再自動(dòng)啟動(dòng),即可避免重要場(chǎng)合(如水泥廠高溫風(fēng)機(jī))變頻保護(hù)停機(jī)造成的損失??焖亠w車(chē)啟動(dòng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)變頻器在0.1s之內(nèi)從保護(hù)狀態(tài)復(fù)位重新帶載運(yùn)行。
(4)工頻/變頻無(wú)擾切換技術(shù)?,F(xiàn)在的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)一般設(shè)置工頻旁路切換柜,變頻器發(fā)生故障時(shí)能使高壓電機(jī)轉(zhuǎn)至工頻運(yùn)行,旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式,手動(dòng)旁路需人工操作,適應(yīng)于無(wú)備用裝置或不重要的運(yùn)行工況,自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜,不僅可實(shí)現(xiàn)變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉(zhuǎn)換至工頻運(yùn)行狀態(tài),還可實(shí)現(xiàn)在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉(zhuǎn)換至變頻運(yùn)行的功能,整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程不會(huì)對(duì)用戶設(shè)備的運(yùn)行造成任何影響。
(5)電網(wǎng)瞬時(shí)掉電重啟技術(shù),電網(wǎng)瞬間掉電可自動(dòng)重啟,可提供最長(zhǎng)60s的等待時(shí)間。
(6)線電壓自動(dòng)均衡技術(shù)(星點(diǎn)漂移技術(shù))。變頻器某相有單元故障后,為了使線電壓平衡,傳統(tǒng)的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓,而線電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調(diào)整相與相之間的夾角,在相電壓輸出較大且不相等的前提下保證較大的線電壓均衡輸出。
(7)振蕩抑制技術(shù),電機(jī)輕載或者空載的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)局部不穩(wěn)定現(xiàn)象,這時(shí)電流幅值波動(dòng)很大,電流的振蕩有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)因?yàn)檫^(guò)流或過(guò)壓而觸發(fā)保護(hù)。新風(fēng)光公司采用優(yōu)越的電流算法,有效地抑制電流的振蕩,保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。
(8)多機(jī)主從控制技術(shù),變頻器具備主從控制功能,多臺(tái)變頻器之間可通過(guò)數(shù)據(jù)總線組成主從控制網(wǎng)絡(luò)。將其中的一臺(tái)設(shè)為主機(jī),其他設(shè)為從機(jī),主機(jī)實(shí)時(shí)采集各從機(jī)的狀態(tài)信息,同時(shí)發(fā)送給各從機(jī)頻率、轉(zhuǎn)矩指令,實(shí)現(xiàn)各臺(tái)變頻器的功率平衡和綜合控制。該技術(shù)適用于皮帶機(jī)、摩擦式提升機(jī)等需要功率平衡控制的場(chǎng)合。
(9)輸出電壓自動(dòng)穩(wěn)壓技術(shù),變頻器實(shí)時(shí)檢測(cè)各單元母線電壓,根據(jù)母線電壓調(diào)整輸出電壓,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)壓功能。避免電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響。
(10)故障單元熱復(fù)位技術(shù),若單元在運(yùn)行中故障,且變頻器對(duì)其旁路繼續(xù)運(yùn)行,此時(shí)可在運(yùn)行中對(duì)故障單元進(jìn)行復(fù)位,不必等變頻器停機(jī)。
(11)單元直流電壓檢測(cè):實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)系統(tǒng)的直流電壓,從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的優(yōu)化控制,降低諧波含量,保證輸出電壓的精度,提升系統(tǒng)控制性能,并可使保證運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)功率單元運(yùn)行狀況的全面把握。
(12)具備突發(fā)相間短路保護(hù)功能。如果由于設(shè)備原因及其他原因造成輸出短路,此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護(hù)功能,將會(huì)導(dǎo)致重大事故。變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出,保護(hù)設(shè)備不受損害,避免事故的發(fā)生。
(13)限流功能:當(dāng)變頻器輸出電流超過(guò)設(shè)定值,變頻器將自動(dòng)限制電流輸出,避免變頻器在加減速過(guò)程中或因負(fù)載突然變化而引起的過(guò)流保護(hù),最大限度減少停機(jī)次數(shù)。
(14)多種控制方式,可選擇本機(jī)控制、遠(yuǎn)控盒控制、DCS控制支持MODBUS、PROFIBUS等通訊協(xié)議頻率設(shè)定可以現(xiàn)場(chǎng)給定、通訊給定等支持頻率預(yù)設(shè)、加減速功能。  
5結(jié)束語(yǔ)
        在經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試后證明,新風(fēng)光電子此種備用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,滿足了現(xiàn)場(chǎng)工藝要求。為我們?cè)谄渌F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行類(lèi)似改造時(shí)提供了一種可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
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