HIVERT-Y06/154高壓變頻器在石油焦煅燒回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代廠礦企業(yè)中，采用高壓電機(jī)拖動已非常普遍，其電能消耗占企業(yè)總拖動電能用量的60%以上。以前由于高壓變頻技術(shù)復(fù)雜和電子器件耐壓限制，一直制約著其實(shí)際應(yīng)用與普及。近幾年來，隨著高壓變頻技術(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(yīng)用日益廣泛，變頻節(jié)能和調(diào)速效果也日趨突顯。本文以我廠3期石油焦煅燒回轉(zhuǎn)窯負(fù)壓調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)應(yīng)用HIVERT-Y06/154型高壓變頻器（北京合康公司生產(chǎn)）實(shí)現(xiàn)的調(diào)速控制為例，詳細(xì)闡述了其高壓變頻器的應(yīng)用情況及效果。實(shí)際應(yīng)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(dá)到世界同行的水平，其次運(yùn)行穩(wěn)定、性能優(yōu)越、維修方便和價格低等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸贏得國內(nèi)眾多企業(yè)的認(rèn)可。

二、生產(chǎn)工藝

回轉(zhuǎn)窯控制（自動調(diào)節(jié)或人工操作調(diào)節(jié)）是將預(yù)煅燒石油焦輸送入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行一定的高溫、揮發(fā)及焦化處理（即煅燒）。在回轉(zhuǎn)窯煅燒過程中，利用燃燒裝置、給料量、給風(fēng)量、負(fù)壓等調(diào)節(jié)，對物料煅燒過程（如煅燒區(qū)域溫度、窯內(nèi)負(fù)壓等參數(shù)）進(jìn)行即時控制，使煅燒窯內(nèi)的物料按照預(yù)定的曲線升溫，石油焦在預(yù)定的溫度曲線下完成焦化過程。回轉(zhuǎn)窯煅燒工藝控制復(fù)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、長度、揮發(fā)份濃度、氧氣濃度、窯頭窯尾負(fù)壓、燃料（煤氣或天然氣）補(bǔ)給量、物料投入量、均勻性等窯內(nèi)工況的綜合影響。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，調(diào)溫工通常憑借實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整。由于煅燒帶溫度，窯頭窯尾負(fù)壓，給料量，窯體轉(zhuǎn)速，二、三次風(fēng)及燃料配比等調(diào)整不合理，會造成煅后焦真比重、電阻率、晶體形狀等指標(biāo)較大波動。同時對燃料消耗、窯內(nèi)襯壽命等設(shè)備產(chǎn)生一定影響。因此及時和準(zhǔn)確控制窯內(nèi)溫度、負(fù)壓已成為優(yōu)化煅燒工藝方法之一，而窯內(nèi)負(fù)壓的調(diào)整又是通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的實(shí)際引風(fēng)量的大小實(shí)現(xiàn)，過去其引風(fēng)量通?？刂茻煹篱y門的開度量實(shí)現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)方法雖然能達(dá)到窯內(nèi)負(fù)壓調(diào)節(jié)目的，但只能進(jìn)行粗調(diào)效果，另外在空載或輕載工況下，風(fēng)機(jī)葉輪工作在較高的轉(zhuǎn)速狀態(tài)，若風(fēng)機(jī)葉輪動平衡不好（實(shí)際中，大多數(shù)葉輪使用一段時間后，由于煙塵、水蒸汽等腐蝕性物質(zhì)浸蝕，均會出現(xiàn)動平衡變差問題），其風(fēng)葉機(jī)體振動顯著增大，甚至導(dǎo)致機(jī)體、軸承座等機(jī)構(gòu)被振裂現(xiàn)象。

圖1 石油焦煅燒工藝流程模擬顯示界面

三、控制系統(tǒng)配置

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

根據(jù)我廠地理位置（地處海拔高度2300多米，變頻器需降容使用；海拔高度超過1000米時,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(xiàn)場使用條件（環(huán)境溫度超過40℃時）等條件綜合考慮，選用HIVERT-Y06/154高壓變頻器完全可滿足負(fù)壓風(fēng)機(jī)拖動要求，其額定容量1600kVA、適配電機(jī)功率1250kW、額定電流154A、額定輸入電壓6k、輸入功率因數(shù)≥0.96（額定負(fù)載時）、防護(hù)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(jié)構(gòu)圖

1、拖動設(shè)備

高壓異步電動機(jī)：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)時允許啟動一次；冷態(tài)時允許啟動2次；蘭州電機(jī)有限責(zé)任公司制造。

2、離心引風(fēng)機(jī)：

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

3、變頻器配置與結(jié)構(gòu)

HIVERT系列高壓變頻器是由北京合康公司生產(chǎn)的，這是國內(nèi)專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷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，主電路開關(guān)元件為IGBT，每相由多個功率單元（如圖4所示）串聯(lián)而成，各個功率單元由隔離變壓器提供獨(dú)立移相電源。通過改變串聯(lián)單元數(shù)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(yīng)線電壓為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<