690V变频器在氧化铝厂的节能应用

    1 工程介绍

    如何解决设备运行中存在严重的能源浪费，不但是增强企业竞争力的要求，更是创建资源节约型社会的国策的要求。变频调速技术是风机、水泵等设备调速技术的首选，也是该类技术发展的必然方向。对设备进行变频改造后，可以大大降低企业的生产成本，降低生产设备的故障率，延长设备的使用寿命，产生较大的经济效益和社会、环境效益，提高企业的综合竞争力和发展后劲。用直接变频调速技术取代传统的风门挡板风量调节技术，改变风机的转速来调节排风量，风量调节的快速性和精确性更好，可以实现节约电能的目的。

    由于历史原因，中州分公司锅炉及熟料窑系统绝大部分风机的设计裕量较大，风机的额定流量远远大于生产系统实际所需的风量。为了满足正常生产需要，不得不根据生产系统的工作情况调节风门挡板的开度，控制空气流量。由于此类调节方式实际是电动机以额定转速运行，通过提高管道阻力来控制风量的大小，风机长期处于高管阻运行状态下，这样大大增加了系统的管阻，使风机的实际工作点远离了额定工作点，降低了系统的运行效率，再加上设计与实际运行情况相比有较大的设备动力储备，设备存在着“大马拉小车”的现象，造成了大量的能源浪费。不但影响了企业单位产品生产成本的降低，而且降低了企业产品的竞争力，限制了企业的长期发展。因此中州分公司决定对熟料窑5#、6#排烟机和锅炉5#、6#引风机先进行变频改造。

    2 可行性分析

    风机泵类机械设备主要进行转速控制，以调节风量、阀门的开口度等方法完成工艺流程的要求。利用变频装置对风机进行转速控制属于有效的节电方法，它和一般常用的调节风门控制风量方法比较，有着明显的节能效果。

    变频调速技术近年在低压风机水泵类机械中得到广泛的应用，同时交流变频调速技术也正朝着大容量，高电压和高性能的方向发展。在氧化铝行业，大量的大功率风机和泵类设备目前仍采用通过挡板、阀门等方式调整供应流量，由于挡板、阀门等方式是通过提高管道阻力来达到降低流量的目的的，应用中造成了大量的能源浪费，这种工作方式已不能满足现代工业的发展需要。并且是影响企业竞争力的关键因素之一。

    用高压变频调速技术取代传统的风门挡板风量调节(阀门控制流量)技术，改变风机(泵类)的转速来调节风(流)量，调节的快速性和精确性更好，可以实现节约电能目的。本次改造的相关设备的参数见表1。

    高压变频器一般主要有下列几种方案选择；

    一种为直接高压控制(高成本)，目前以采用美国罗宾康类似的无谐波变频技术，由低压模块串接起来成为高压输出；，其优点是极低的谐波，但是需要专用输入变压器装置，投入成本最高，低频运转时因为IGBT的饱和压降串联产生效率较低的问题。

    第一种为三电平(四电平)控制(中等成本)由于功率半导体的耐压较低，采用串联方案以提高输出电压，与低压变频器技术类似：差异性在于输出电压提高一倍，输出电流谐波较低等优点，比较适用于中压场合(690～3300v)，容量也属中等，由于也有使用IGCT高压功率模块，所以电压也可以提高到6000v，但是目前市场应用较少。

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