高压变频器在制氢装置鼓引风机上的应用.pdf

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1、1050化工自动化及仪表第40卷高压变频器在制氢装置鼓引风机上的应用吴子安蒋红斌宋鹏俊(中国石化海南炼油化工有限公司，海南洋浦578101)擒要介绍高压变频器在某制氢装置转化炉鼓引风机中的应用技术，对比分析了高压变频器投运前、后风机的运行效果。关键词高压变频器鼓引风机节能中圈分类号TH862+．6文献标识码B文章编号1000—3932(2013)08-1050-03中国石化海南炼油化工有限公司制氢装置的鼓引风机，是保证制氢转化炉正常运转的重要设备，鼓风机的作用是维持转化炉正常运转时炉内氧含量在正常范围，氧含量过高或过低都会对转化炉的生产效率及设备安全等有重要影响，正常生产

2、中是通过鼓风机人口的调节挡板进行氧含量控制的。同样，转化炉的另一个重要参数——炉膛负压的调整，则由引风机入口调节挡板实现。为了更好地实现装置的节能降耗，保护重要设备的安全运行，公司决定对制氢鼓引风机的电机加装高压变频器调速系统。1高压变频器原理及技术特点1．1组成与原理中国石化海南炼油化工有限公司制氢装置中鼓风机的基本参数为：额定功率450kW，额定电压6kV。引风机参数为：额定功率560kW、额定电压6kV。鼓引风机的电源频率都是50Hz。基于以上基本参数，技术人员选用FSDrive．MVlS6kV级公称容量800kVA、最大适用电机容量630kW的变频器。该变频器由变

3、压器部、功率单元部和控制部组成，变压器部装有6kV／630V三相二次侧多线圈变压器，变压器二次线圈由三相X18线圈构成，分别与功率单元的三相输入端连接，每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间与变压器二次绕组之间相互绝缘；二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以降低输入谐波电流。变频器上部装有多台变压器冷却风扇。从变压器正面过滤器吸人的冷却空气通过变压器部后排向变频器上部。变频器共装有18个(每相6排)功率单元，各功率单元均为三相630V输入、单相输出的变频器；功率单元由电源部和单元控制电路板(CCB)构成，CCB和控制部的控制装置由光纤电缆连接。根据来

4、自控制装置的指令，CCB对功率单元的PWM输出进行控制；CCB还进行过电压、低电压及IGBT过热等保护，并通过光纤电缆向控制装置返回信号。同变压器部一样，变频器上部装有多台功率单元冷却风扇，从功率单元部正面的过滤器吸入冷却空气，通过功率单元的散热片流向后部的通风管道，排至变频器上部。其中单个功率单元的结构组成如图1所示，功率单元为三相输入、单相输出的交直交PWM电压源型逆变器，实现变压变频的高压输出直接供给高压电动机。J【】【】L_[}一()、』，一．：￥，一’、一，一孑叫(3J【】【】L1[图1单个功率单元结构组成示意图控制部由控制FSDrive—MVlS的控制装置和电

5、源、配电用断路器(MCCB)、顺序输入／输出继电器、模拟量输入／输出用隔离放大器等外围电路以及控制回路端子排组成。控制装置由CPU电路板、主单元电路板、电流检出电阻电路板和光链收稿日期：2013-01-22(修改稿)第8期吴子安等．高压变频器在制氢装置鼓引风机上的应用路扩展电路板组成。除主回路输入和主回路输出接线外的所有外部电缆，均连接在该控制部的控制回路端子排上。控制部需要使用不同种电源配合使用，冷却风扇和控制回路使用的是AC200／220V控制电源／电压；控制装置的电源有控制回路电源(5V)、模拟量输入／输出电源(±15V)和顺序输入／输出电源(24V)。1．2技术特

6、点1．2．1先进的带PG矢量控制技术相对传统VF矢量控制，能获得更高的速度控制精度和更快的动态力矩响应性能，从低速至高速均不受负载变动的影响，运行稳定。1．2．2功率单元串联多电平技术一方面，有别于传统器件串联获得高压的方法，将整个功率单元串联，器件承受的最高电压为单元内直流母线电压，可直接使用低压功率器件，器件不必串联，不存在器件串联引起的均压问题；功率单元中采用的低压IGBT功率模块，驱动电路简单且技术成熟可靠；功率单元模块化结构方便了功率单元的互换与维修。另一方面，功率单元实现逆变器36脉冲整流和13电平逆变，输入功率因数高，输出波形质量好，不必采用输入谐波滤波器、

7、功率因数补偿装置和输出滤波器，不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dr／dr及共模电压等问题，可以使用普通异步电机。1．2．3稳定的瞬时停电时动作如果是几个循环以下的瞬时停电，变频器将继续运行。恢复供电的同时，在加速至指令速度进行平滑启动。动能支援功能使得变频器在瞬停时也不产生基极封锁而继续运行。1．2．4方便监控运行状态智能监控变频器的运行状态，及时反馈各种故障状态信息至DCS。智能监控总回路构成如图2所示。每个功率单元的输入端连接到变压器的一组副边，功率单元和变压器二次绕组之间相互绝缘，变压器二次绕组采用延边