高压变频器在冶金石化行业中的应用-中国华东电机信息网

高压变频器在冶金石化行业中的应用

市场分析 • 2022年04月01日 21:52:40 • 华东电机信息网 • 阅读 67

随着我国经济的快速发展，国内能源消耗量逐年增大，但是，在我国一方面能源供不应求，另一方面能源浪费还比较严重，如何高效利用能源已经被国家摆在重要的战略位置。据业内专业人士估计，中国发电总量的60%以上消耗在电动机上。而中国目前电动机总装机容量已超过4亿kW，高压电机约占一半，高压电动机中近70%拖动的负载是风机、泵类、压缩机，其中一半适合调速，即有约7 500 万kW的高压电机处在浪费能源的运行状态。从目前高压变频器的一般使用情况来看，平均节电率可达30%，在技术改造项目中，高压变频器的投入和使用，其节能效果是显而易见的。在新建项目中，高压变频器在风机、水泵类的应用也已经深入到钢铁、石油、化工各个行业，节能效果已经为大家所共识。

1 风光高压变频器的技术特点

山东新风光电子科技发展有限公司研制生产变频器已有十几年的历史，高压变频器技术已经相当成熟，并在各行各业中得到了广泛的应用。风光高压变频器以西门子新型IGBT作为主功率器件，采用高性能数字信号处理器DSP进行控制，精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。彩色液晶触摸屏实时监控系统运行状态，以高可靠性、易操作、高性能作为设计目标的风光高压变频调速器在激烈的市场竞争中得到用户的认可。

风光高压变频调速系统采用功率单元串联的结构方式，可靠性高。功率单元采用标准模块化设计，安装维护简单方便。并且每个单元都有旁路功能，当某个单元出现故障时，控制电路控制晶闸管将故障单元的输出短接，这样变频器仍能正常运行。单元主电路如图1所示。

高压变频器在冶金石化行业中的应用

它的输入侧采用干式移相变压器，可以实现36脉冲的整流方式，完全满足国家对电网谐波的最严格的要求。在带负载时，电网侧功率因数可达到0.95以上。在输出侧采用载波移相技术可以得到良好的正弦输出波形(见图2)，输出dv/dt小，对电机及电缆的绝缘没有任何损害。利用三次谐波补偿技术提高了电源电压利用率，满足了异步电机对调速性能的需要。控制系统与功率单元采用光纤通信技术，有效解决了电磁干扰问题，并且实现了高压部分与控制系统之间的隔离，提高了整机的安全性和可靠性。

另外控制系统有一套独立于高压电源的供电体系，在不加高压的情况下，市电经过UPS 输出一稳定的交流电，然后通过整流、滤波、稳压得到一个稳定的直流电压，由一个高频振荡器得到幅度稳定的高频电源，再由一系列高频变压器及相应的整流、滤波送到各单元的控制及驱动电路(见图3)。实际上是开关电源技术的另类应用。控制系统电源独立，通过高频变压器给各单元控制电路、驱动电路供电，容易实现高低压电路之间及驱动电路之间的隔离。而且可以在不加高压电、不加载的情况下，对整机进行调试，此时各点波形与主电路加电、加载时完全一样，只是输出电压幅度小。这对设备调试、检修和操作人员的培训十分方便。

高压变频器在冶金石化行业中的应用

变频器的用户操作监控系统界面十分友好和完善，采用彩色液晶触摸屏进行监控。可对变频器进行全部操作，包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等。主界面如图4所示。

2 风光高压变频器应用实例

我公司的高压变频器在钢铁、冶金、石化行业中应用已相当广泛，如在通钢、包钢、阿钢、莱钢、济钢、鞍钢、冶钢、辽河油田、胜利油田、大庆油田、齐鲁石化、巨化集团等大型企业中已得到广泛应用，下面介绍几个典型应用。

高压变频器在冶金石化行业中的应用

2.1 辽河油田6 kV/1 800 kW 注水泵的变频改造(石油行业泵)

辽河新三联注水站投运一台型号为DFJ200-170AX11 的注水泵，匹配电机型号为YB1800S2-2的6 kV/1 800 kW异步电动机，采用直接驱动方式控制，离心泵流量是通过控制出口阀门的开度进行调节，造成大量节流损失,离心泵及电动机运行在低效率工作区，能源浪费比较严重。夏秋季节注水量相应降低，运行中离心泵实际泵压为16.5 MPa ，注水管网实际运行压力为12.5 MPa，由于多泵注水实施并网运行，当注水管网压力升高到目前注水管网实际注水压力以上时，将造成高压注水量减少，无法满足油井注水需求，同时污水量大于注水量将造成污水外排。为此注水电机运行时必须靠调节离心泵出口高压回流阀门来控制注水管网压力，以维持联网注水平衡。这样就使泵压与管网干压平均压差达到4 MPa以上，造成了大量的电能浪费。

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