HIVERT-Y06/154高壓變頻器在石油焦煅燒回轉窯引風(fēng)機控制系統中的應用

在現代廠(chǎng)礦企業(yè)中，采用高壓電機拖動(dòng)已非常普遍，其電能消耗占企業(yè)總拖動(dòng)電能用量的60%以上。以前由于高壓變頻技術(shù)復雜和電子器件耐壓限制，一直制約著(zhù)其實(shí)際應用與普及。近幾年來(lái)，隨著(zhù)高壓變頻技術(shù)的日趨成熟和功率器件耐壓能力不斷提高，高壓變頻器的應用日益廣泛，變頻節能和調速效果也日趨突顯。本文以我廠(chǎng)3期石油焦煅燒回轉窯負壓調節引風(fēng)機應用HIVERT-Y06/154型高壓變頻器（北京合康公司生產(chǎn)）實(shí)現的調速控制為例，詳細闡述了其高壓變頻器的應用情況及效果。實(shí)際應用效果充分證明了國產(chǎn)高壓變頻器在關(guān)鍵技術(shù)研究和生產(chǎn)質(zhì)量上均已取得了很大的發(fā)展和進(jìn)步，其產(chǎn)品的技術(shù)含量和性能均已達到世界同行的水平，其次運行穩定、性能優(yōu)越、維修方便和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸贏(yíng)得國內眾多企業(yè)的認可。

二、生產(chǎn)工藝

回轉窯控制（自動(dòng)調節或人工操作調節）是將預煅燒石油焦輸送入回轉窯中進(jìn)行一定的高溫、揮發(fā)及焦化處理（即煅燒）。在回轉窯煅燒過(guò)程中，利用燃燒裝置、給料量、給風(fēng)量、負壓等調節，對物料煅燒過(guò)程（如煅燒區域溫度、窯內負壓等參數）進(jìn)行即時(shí)控制，使煅燒窯內的物料按照預定的曲線(xiàn)升溫，石油焦在預定的溫度曲線(xiàn)下完成焦化過(guò)程?；剞D窯煅燒工藝控制復雜（如圖1所示），其煅后焦產(chǎn)量、質(zhì)量及煅燒實(shí)收率等性能受煅燒帶溫度、位置、長(cháng)度、揮發(fā)份濃度、氧氣濃度、窯頭窯尾負壓、燃料（煤氣或天然氣）補給量、物料投入量、均勻性等窯內工況的綜合影響。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，調溫工通常憑借實(shí)踐經(jīng)驗進(jìn)行現場(chǎng)調整。由于煅燒帶溫度，窯頭窯尾負壓，給料量，窯體轉速，二、三次風(fēng)及燃料配比等調整不合理，會(huì )造成煅后焦真比重、電阻率、晶體形狀等指標較大波動(dòng)。同時(shí)對燃料消耗、窯內襯壽命等設備產(chǎn)生一定影響。因此及時(shí)和準確控制窯內溫度、負壓已成為優(yōu)化煅燒工藝方法之一，而窯內負壓的調整又是通過(guò)調節引風(fēng)機的實(shí)際引風(fēng)量的大小實(shí)現，過(guò)去其引風(fēng)量通?？刂茻煹篱y門(mén)的開(kāi)度量實(shí)現，這種調節方法雖然能達到窯內負壓調節目的，但只能進(jìn)行粗調效果，另外在空載或輕載工況下，風(fēng)機葉輪工作在較高的轉速狀態(tài)，若風(fēng)機葉輪動(dòng)平衡不好（實(shí)際中，大多數葉輪使用一段時(shí)間后，由于煙塵、水蒸汽等腐蝕性物質(zhì)浸蝕，均會(huì )出現動(dòng)平衡變差問(wèn)題），其風(fēng)葉機體振動(dòng)顯著(zhù)增大，甚至導致機體、軸承座等機構被振裂現象。

圖1 石油焦煅燒工藝流程模擬顯示界面

三、控制系統配置

我廠(chǎng)3期煅燒回轉窯新建于2008年7月，其石油焦煅燒能力為12t/h；回轉窯負壓引風(fēng)機采用三相異步高壓電動(dòng)機（YP7560—6、1000KW、6300V、108.95A、994r/min）拖動(dòng)，其風(fēng)量大小調節采用變頻調速方式，在正常生產(chǎn)過(guò)程（下料量在4—12t/h之間）中，變頻器頻率一般均設定在28—42Hz范圍內，就可滿(mǎn)足煅燒生產(chǎn)工藝負壓需要。

根據我廠(chǎng)地理位置（地處海拔高度2300多米，變頻器需降容使用；海拔高度超過(guò)1000米時(shí),每升高100米,要求變頻器降容1%使用）、煅燒生產(chǎn)工藝流程及現場(chǎng)使用條件（環(huán)境溫度超過(guò)40℃時(shí)）等條件綜合考慮，選用HIVERT-Y06/154高壓變頻器完全可滿(mǎn)足負壓風(fēng)機拖動(dòng)要求，其額定容量1600kVA、適配電機功率1250kW、額定電流154A、額定輸入電壓6k、輸入功率因數≥0.96（額定負載時(shí)）、防護等級IP30。其變頻器主要由移相變壓器、功率逆變單元和控制器等三部分，其裝置如圖2所示。

圖2 HIVERT-Y06/154型高壓變頻器實(shí)物結構圖

1、拖動(dòng)設備

高壓異步電動(dòng)機：YP7560—6 ；1000KW；Ve=6300V,Ie=108.95A；νe=994r/min；0.876；絕緣等級F、Y接法、50Hz；熱態(tài)時(shí)允許啟動(dòng)一次；冷態(tài)時(shí)允許啟動(dòng)2次；蘭州電機有限責任公司制造。

2、離心引風(fēng)機：

型號：Y7—2X36—22F； 338600m³/h（風(fēng)量）；7500Pa（風(fēng)壓）；νe=990r/min；配套電機1000KW。

3、變頻器配置與結構

HIVERT系列高壓變頻器是由北京合康公司生產(chǎn)的，這是國內專(zhuān)業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售高壓變頻器的企業(yè)之一。HIVERT系列高壓變頻器采用交-直-交方式，主電路開(kāi)關(guān)元件為IGBT，每相由多個(gè)功率單元（如圖4所示）串聯(lián)而成，各個(gè)功率單元由隔離變壓器提供獨立移相電源。通過(guò)改變串聯(lián)單元數量，可得到不同電壓等級的輸出（不受功率器件耐壓的限制）。如額定電壓6kV變頻器每相由5（或6）個(gè)功率單元組成，功率單元額定電壓為690V（或640V），串聯(lián)后相電壓為3450V(對應線(xiàn)電壓為6kV)，其原理如圖3所示。

圖3 HIVERT-Y06系列高壓變頻器（5組功率模塊串聯(lián)）主回路圖<