焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻器的應(yīng)用

本文著重引見國(guó)產(chǎn)高壓變頻器在某公司的使用狀況，變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況標(biāo)明焦化行業(yè)采用國(guó)產(chǎn)高壓變頻器對(duì)焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)停止調(diào)速節(jié)能，改造是成功的，節(jié)能效果分明。節(jié)電率在70%以上，全年節(jié)省電費(fèi)在80萬(wàn)左右。

1.前言

某公司1#2#3#爐原配有一套除塵零碎，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)爲(wèi)：630KW/10KV離心引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)爲(wèi)DAY-1A-210。額外風(fēng)量250000m3/h，額外風(fēng)壓5500Pa，額外轉(zhuǎn)速960r/min；電動(dòng)機(jī)型號(hào)YKK5004-6電機(jī)額外功率是630KW電機(jī)額外電流是46.1A額外轉(zhuǎn)速是960r/min，功率因數(shù)0.86，零碎爲(wèi)液力耦合器控制。

1.1 液力耦合器的任務(wù)原理

液力耦合器是一種以液體爲(wèi)任務(wù)介質(zhì)，應(yīng)用液體傳遞能量的傳動(dòng)安裝，經(jīng)過(guò)改動(dòng)液力耦合器任務(wù)腔內(nèi)的充溢度，就可以改動(dòng)液力耦合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸入軸的轉(zhuǎn)速，使液力耦合器電機(jī)端和風(fēng)機(jī)端轉(zhuǎn)速不分歧，從而再電機(jī)不改動(dòng)速度的條件下對(duì)風(fēng)機(jī)停止調(diào)速，完成調(diào)理風(fēng)量的目的。

1.2 液力耦合器調(diào)速的缺乏

由于液力耦合器在調(diào)理進(jìn)程中要發(fā)生轉(zhuǎn)擦功率損耗，容積損耗，機(jī)器損耗，這些損耗所發(fā)生的熱量需求少量的冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻，而液力耦合器的傳動(dòng)效率等于轉(zhuǎn)速，速度越低效率越低，液力耦合器的節(jié)能效果不理想，以上要素決議液力耦合器效率低損耗大，調(diào)速精度低，速度呼應(yīng)慢，轉(zhuǎn)速不波動(dòng)，需裝備相應(yīng)的油零碎調(diào)理零碎，糜費(fèi)動(dòng)力。

2.高壓變頻器節(jié)電原理，技術(shù)要求及改造方案

2.1 節(jié)電原理

所謂節(jié)能不只是節(jié)省能耗，還包括不糜費(fèi)動(dòng)力，經(jīng)過(guò)流膂力學(xué)的定律可知，風(fēng)機(jī)、泵類、設(shè)備均屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速n及流量Q壓力H以及軸功率P具有以下關(guān)系：

Q∝n，H∝n2，P∝n3，在實(shí)踐消費(fèi)中，往往應(yīng)用調(diào)理風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)理零碎的風(fēng)量，而隨著轉(zhuǎn)速的降低，風(fēng)機(jī)在維持效率不變的情況下，軸功率則轉(zhuǎn)速的立方關(guān)系下降，電機(jī)耗費(fèi)的電能急劇減小，例如風(fēng)量下降到80%，轉(zhuǎn)速也下降到80%，軸功率則下降到額外功率的51%，風(fēng)量下降到50%，軸功率則下降到額外功率的13%，其節(jié)電潛力十分大。

2.2 技術(shù)要求

除塵風(fēng)機(jī)室除塵污染零碎的動(dòng)力中樞，一旦除塵不能正常停止，不但影響消費(fèi)，形成宏大的經(jīng)濟(jì)損失，還凈化環(huán)境，另外調(diào)速零碎任務(wù)環(huán)境比擬惡劣，同時(shí)焦?fàn)t又不定古裝煤和推焦，所以和除塵風(fēng)機(jī)配套的調(diào)速零碎要求極高的牢靠性，基于以上任務(wù)特點(diǎn)，對(duì)變頻調(diào)速零碎的次要要求如下：

（1）要求變頻器要有高的牢靠性

（2）要求變頻器要有旁路功用

（3）調(diào)速范圍大，效率要高

（4）具有邏輯控制才能

2.3 改造方案

針對(duì)原有設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，依據(jù)電機(jī)額外參數(shù)選有北京樂普四方方圓科技股份公司自主研發(fā)和消費(fèi)合適驅(qū)動(dòng)高壓異步電機(jī)的變頻設(shè)備LPH-10-650，額外輸入電流47A，適配電機(jī)功率650KW，裝備一臺(tái)手動(dòng)旁路柜，當(dāng)變頻器呈現(xiàn)毛病或需求檢修時(shí)，手動(dòng)切換到旁路，保證零碎正常運(yùn)轉(zhuǎn)，旁路與下級(jí)高壓斷路器有連鎖關(guān)系，旁路柜隔分開關(guān)未合到位，不允許下級(jí)高壓斷路器合閘，下級(jí)高壓斷路器合閘時(shí)，相對(duì)不允許操作隔分開關(guān)，避免拉弧景象，確保平安。

K0爲(wèi)變頻器供電的高壓真空斷路器，K1，K2爲(wèi)高壓變頻器控制真空斷路器，K3爲(wèi)工頻旁路斷路器，K4爲(wèi)水阻柜控制斷路器，M爲(wèi)保存原異步電機(jī)，K5爲(wèi)水阻控制斷路器。

2.4 除塵風(fēng)機(jī)工藝要求

2.4 除塵風(fēng)機(jī)工藝要求

A點(diǎn)爲(wèi)推焦時(shí)給定信號(hào)；

A到B爲(wèi)風(fēng)機(jī)升速工夫，定爲(wèi)5s可以調(diào)理；

C到D爲(wèi)推焦工夫，定爲(wèi)20s，可以調(diào)理；

F點(diǎn)回到低速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成一個(gè)任務(wù)周期。

假設(shè)兩個(gè)爐推焦堆疊，在高速1的根底上跳轉(zhuǎn)到高速2。

高速1的轉(zhuǎn)速爲(wèi)780轉(zhuǎn)/分，高速2的轉(zhuǎn)速爲(wèi)840轉(zhuǎn)/分，低速時(shí)的轉(zhuǎn)速爲(wèi)290轉(zhuǎn)/分。

2.5 施工留意事項(xiàng)

施工圖設(shè)計(jì)時(shí)需求留意以下幾個(gè)方面：在提出土建材料時(shí)，必需參考商品的詳細(xì)材料，依據(jù)變頻器的裝置尺寸、荷載、電纜途徑等提出適宜、合理的土建材料，隔離變壓器，應(yīng)盡量靠經(jīng)變頻器布置，同時(shí)在布置室內(nèi)外電纜溝或橋架時(shí)，盡量讓變頻器的進(jìn)出線電纜運(yùn)用獨(dú)自的途徑，特別是要避開控制及信號(hào)電纜，這樣可盡量增加變頻器任務(wù)時(shí)發(fā)生的電磁攪擾。在停止電氣室布置時(shí)，必需思索高壓變頻器的任務(wù)環(huán)境成績(jī)。由于變頻器是電子安裝，內(nèi)含電解電容、電路板、芯片等電子元件，假如環(huán)境溫度太高或含塵量太大都會(huì)影響其壽命及波動(dòng)性。所以盡能夠設(shè)置獨(dú)自的變頻器室，同時(shí)停止散熱及防塵處置。

2.6 維護(hù)功用

變頻安裝有過(guò)電壓，過(guò)電流，欠電壓，缺相，變頻器過(guò)載，變頻器過(guò)熱，電機(jī)過(guò)載等維護(hù)功用。

（1）過(guò)載維護(hù)。電機(jī)額外電流的120%，每10min允許1min，超越則維護(hù)。

（2）過(guò)流維護(hù)。電機(jī)額外電流的150%，超越則立刻維護(hù)。變頻器輸入電流超越電機(jī)額外電流的200%，在10μs內(nèi)維護(hù)。

（3）過(guò)壓維護(hù)。檢測(cè)每個(gè)功率模塊的直流母線電壓，假如超越額外電壓的115%，則變頻器維護(hù)。

（4）欠壓維護(hù)：檢測(cè)每個(gè)功率模塊的直流母線電壓。

（5）過(guò)熱維護(hù)：包括兩重維護(hù)：在變頻調(diào)速零碎，假如低于設(shè)定的數(shù)值，則變頻器先降壓再維護(hù)。另外，在次要的發(fā)熱元件，即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測(cè)，一旦超越極限溫度就維護(hù)。

（6）缺相維護(hù)：缺相維護(hù)設(shè)置在每一個(gè)功率模塊上。當(dāng)變頻器輸出側(cè)掉相或功率模塊的保險(xiǎn)熔芯熔化時(shí)，會(huì)收回報(bào)警信號(hào)并維護(hù)。

3.詳細(xì)完成進(jìn)程

采用高壓變頻調(diào)速零碎對(duì)除塵風(fēng)機(jī)停止高壓變頻改造詳細(xì)完成進(jìn)程如下：變頻器操作采用自動(dòng)控制，風(fēng)機(jī)電機(jī)提速信號(hào)取自五大車連鎖的推焦信號(hào)，電機(jī)空載時(shí)290轉(zhuǎn)/分，加載時(shí)780轉(zhuǎn)/分，假如兩座焦?fàn)t同時(shí)推焦速度跳轉(zhuǎn)到840轉(zhuǎn)/分，由原來(lái)的980轉(zhuǎn)/分降到空載時(shí)290轉(zhuǎn)/分，推焦時(shí)780轉(zhuǎn)/分，完成全自動(dòng)化。 　　4.設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況

（1）運(yùn)轉(zhuǎn)波動(dòng)，平安牢靠。

（2）節(jié)能效果顯著，大大降低了噸焦電耗。

（3）電動(dòng)機(jī)完成了真正的軟啟動(dòng)、軟停運(yùn)，變頻器提供應(yīng)電機(jī)的無(wú)諧波攪擾的正弦波電流，降低了電機(jī)的毛病次數(shù)。

（4）變頻器本身維護(hù)功用完善，同原來(lái)繼電維護(hù)比擬，維護(hù)功用更多，更靈敏，大大增強(qiáng)了對(duì)電機(jī)的維護(hù)。

（5）變頻器同現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)縫接口，滿足消費(fèi)的需求，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接入靈敏，變頻器依照節(jié)點(diǎn)的形態(tài)自動(dòng)高速、低速往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（6）順應(yīng)電網(wǎng)電壓動(dòng)搖才能強(qiáng)，有時(shí)電網(wǎng)電壓高達(dá)10.7KV，變頻器仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（7）同液力巧合器比擬，在減速時(shí)期大大增加了噪聲，減弱了噪聲凈化。

4.節(jié)能剖析

4.1 正常消費(fèi)時(shí)1#2#3#爐每天出爐186爐，推焦工夫爲(wèi)：40S

加載功耗時(shí)：40*186=7440S

所占工夫比爲(wèi)：7440/（24*3600）*100%=8.6%

空載工夫比爲(wèi)：1-8.6%=91.4%

4.2 改造前（依據(jù)改造前記載的數(shù)據(jù)，空載電流爲(wèi)：16A，推焦時(shí)爲(wèi)：23A，功率因數(shù)爲(wèi)：0.86，計(jì)算免費(fèi)爲(wèi)：0.5371元/千瓦時(shí)）

P1=1.732*10*0.86*（23*8.6%+16*91.4%）=247.3KW，

全年電費(fèi)爲(wèi)：

247.3*24*365*0.5371=1163545元

4.3 改造后（依據(jù)改造后記載的數(shù)據(jù)，空載電流爲(wèi)：3A，推焦時(shí)爲(wèi)：9A，功率因數(shù)爲(wèi)：0.96，計(jì)算免費(fèi)爲(wèi)：0.5371元/千瓦時(shí)）：P變=1.732*10*0.96*（9*8.6%+3*91.4%）=58.5KW

節(jié)能安裝自身?yè)p耗爲(wèi)：4KW

合計(jì)爲(wèi)：58.5KW+4KW=62.5KW

全年電費(fèi)爲(wèi)：

62.5*24*365*0.5371=294062元

4.4 節(jié)電率

（P1-P變）/P1=（247.3-62.5）/247.3 *100%=74%

年浪費(fèi)電費(fèi)爲(wèi)：

1163545-294062=869483

5.結(jié)論

綜上所述，某公司的節(jié)能的潛力還比擬大，特別是在某些環(huán)保節(jié)能設(shè)備的使用，改動(dòng)了過(guò)來(lái)粉塵雖然減排了，但耗能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用糜費(fèi)了太多，形成企業(yè)的減排擔(dān)負(fù)過(guò)重的景象，爲(wèi)當(dāng)前企業(yè)的下一步節(jié)能任務(wù)，提供了思緒。（論文網(wǎng)）

高壓變頻器在風(fēng)機(jī)泵類使用技術(shù)方案討論

風(fēng)機(jī)泵類高壓輔機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)完成節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)是我國(guó)節(jié)能的一項(xiàng)重點(diǎn)推行技術(shù)。目前，國(guó)際外廠家消費(fèi)的高壓變頻器已在各工礦企業(yè)引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、給水泵、凝泵等風(fēng)機(jī)泵類設(shè)備上投入運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得了較好的節(jié)能效果，最間接的是廠用電量分明降低。但是，運(yùn)轉(zhuǎn)中軸承、動(dòng)葉發(fā)生裂紋，變頻工頻切換失敗，變壓器或模塊過(guò)熱跳閘等異常狀況時(shí)有發(fā)作，給企業(yè)平安消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)不利影響。爲(wèi)此，把相關(guān)成績(jī)提出來(lái)停止討論，希望對(duì)高壓變頻器節(jié)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)、平安、成熟、規(guī)范化使用起到積極的作用。

二、經(jīng)濟(jì)性、平安性剖析

思索高壓變頻器節(jié)能使用時(shí)，最先關(guān)懷的就是經(jīng)濟(jì)性、平安性，沒有節(jié)能效果或節(jié)能效果不分明，以及沒有平安運(yùn)轉(zhuǎn)保證，根本感動(dòng)不了決策層的心。

高壓變頻器節(jié)能使用的經(jīng)濟(jì)性剖析，應(yīng)依據(jù)企業(yè)實(shí)踐狀況停止迷信的、量化的、綜合的剖析，避免呈現(xiàn)復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)就得出節(jié)能效果很棒，很快回收投資甚至發(fā)生很大經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)論。其實(shí)，變頻器自身并不是一個(gè)節(jié)能設(shè)備，相反，它是一個(gè)耗能設(shè)備（設(shè)計(jì)值5%左右）。變頻器是一個(gè)方便而精準(zhǔn)的調(diào)速設(shè)備，在風(fēng)機(jī)與泵類輔機(jī)的調(diào)理上，它的節(jié)能量較大，但靜調(diào)風(fēng)機(jī)的靜葉全開，節(jié)能效果就未必最好。有人反駁說(shuō)，即便滿負(fù)荷時(shí)工頻運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)供電電流也比同工況同容量電機(jī)變頻運(yùn)轉(zhuǎn)的供電電流大許多。這次要是由于選擇的電機(jī)額外容量大于實(shí)踐需求的電機(jī)功率。

高壓變頻器的使用，尤其是變頻改造項(xiàng)目，在項(xiàng)目籌劃時(shí)要停止嚴(yán)厲的平安性評(píng)價(jià)，對(duì)同類型風(fēng)機(jī)或泵類輔機(jī)在其他火電廠的使用狀況停止收資，理解變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)能否發(fā)作軸承、動(dòng)葉裂紋、變頻工頻切換失敗、變頻器模塊損壞等設(shè)備異常，掌握變頻器設(shè)計(jì)、裝置、調(diào)試及投運(yùn)思索的平安成績(jī)，需求停止哪些實(shí)驗(yàn)，以及日常維護(hù)應(yīng)該怎樣做等等。最好，請(qǐng)有資質(zhì)和才能的科研單位停止相應(yīng)項(xiàng)目測(cè)試及出具評(píng)審報(bào)告。

高壓變頻器不是節(jié)能使用獨(dú)一選擇，要經(jīng)過(guò)綜合的經(jīng)濟(jì)、平安目標(biāo)剖析，來(lái)確認(rèn)高壓變頻器節(jié)能使用是某個(gè)詳細(xì)項(xiàng)目的優(yōu)先選擇。

三、設(shè)備選型與國(guó)商品牌的開展

理解國(guó)產(chǎn)、國(guó)際高壓變頻器品牌、商品、技術(shù)現(xiàn)狀，滿足平安、技術(shù)要求的前提下，選擇性價(jià)比高的國(guó)商品牌，爲(wèi)支持鼓舞國(guó)商品牌開展壯大、走向國(guó)際市場(chǎng)奉獻(xiàn)力氣。我國(guó)高壓大功率變頻器消費(fèi)廠家，次要有合康變頻、西方日立、成都佳靈、中山明陽(yáng)、廣州智光、上海科達(dá)、山西風(fēng)光、九洲電氣等。在國(guó)度節(jié)能政策的鼓舞和扶持下，隨著科研的進(jìn)一步深化，實(shí)際上和功用上國(guó)產(chǎn)高壓變頻器逐步可以與出口變頻器相媲美，但變頻器中運(yùn)用的功率半導(dǎo)體、驅(qū)動(dòng)電路、電解電容等關(guān)鍵器件完全依賴出口，而且在將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)工夫內(nèi)情況不容易改動(dòng)。在自動(dòng)化商品構(gòu)造上絕對(duì)比擬單一，次要是“商品推行”的推廣戰(zhàn)略，商品開展與銷售有一定優(yōu)勢(shì)。

國(guó)外主流供給廠商次要有西門子、利德華福（施耐德）、羅賓康、羅克韋爾(AB)及ABB等。以西門子爲(wèi)代表的國(guó)外品牌占據(jù)大容量和爲(wèi)大型工程配套的高端市場(chǎng)。他們均構(gòu)成了系列化的商品，簡(jiǎn)直一切的商品均具有矢量控制功用，工藝程度也比擬完善。品牌廠商多爲(wèi)綜合自動(dòng)化公司，擁有多種自動(dòng)化商品的品牌關(guān)聯(lián)效應(yīng)，這種關(guān)聯(lián)還表現(xiàn)在其他資源的共享上，這樣的“品牌推行”對(duì)商品開展、銷售都有很棒的推進(jìn)作用。

雖然，國(guó)外品牌在元器件質(zhì)量、超大功率商品上劣勢(shì)比擬大，也應(yīng)該看到國(guó)商品牌經(jīng)過(guò)技術(shù)自主化研討與使用，差距逐步減少。而且，國(guó)商品牌價(jià)錢劣勢(shì)宏大，性價(jià)比高。另外，國(guó)商品牌在設(shè)備異常剖析、毛病處置、備品備件推銷、技術(shù)培訓(xùn)等方面的方便快捷也是應(yīng)該思索的要素。決策層的思想不能停留在選擇國(guó)際大品牌高端商品就不會(huì)負(fù)什麼責(zé)任的行爲(wèi)上。

四、變頻器與電動(dòng)機(jī)銜接方式選擇

變頻器與電動(dòng)機(jī)銜接方式次要有以下幾種。

(1)-拖一固定銜接，見圖1：

(2)-拖一旁路銜接，見圖2：

(3)-拖二旁路銜接，見圖3：

其中，帶旁路的接線方式又分手動(dòng)切換和自動(dòng)切換方式。如圖二就是手動(dòng)切換旁路的接線方式，-QS1、-QS2、-QS3均爲(wèi)隔離閘刀。將隔離閘刀換成高壓斷路器就可以完成自動(dòng)切換旁路運(yùn)轉(zhuǎn)。

接線方式的選擇取決于高壓電動(dòng)機(jī)在零碎中的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。如火電廠一臺(tái)機(jī)組裝置兩臺(tái)凝結(jié)水泵，正常一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，就可以選擇一拖二手動(dòng)切換旁路的接線方式，一臺(tái)變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，另一臺(tái)工頻備用，變頻器毛病時(shí)，凝結(jié)水零碎切換到備用泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。而引風(fēng)機(jī)就不同，機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，普通選擇一拖一自動(dòng)切換旁路的接線方式，這樣正常兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)均變頻運(yùn)轉(zhuǎn)，任一臺(tái)引風(fēng)機(jī)變頻器毛病時(shí)，本臺(tái)引風(fēng)機(jī)自動(dòng)切至旁路工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，保證引風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

五、繼電維護(hù)配置方案討論

目前，國(guó)際外高壓變頻器廠家對(duì)變頻器、變壓器自身提供的維護(hù)配置根本分歧，依照《DLT994-2006火電廠風(fēng)機(jī)水泵用高壓變頻器》零碎集成和技術(shù)要求，次要有輸出瞬態(tài)過(guò)電壓維護(hù)、輸出工頻過(guò)電壓維護(hù)、欠電壓維護(hù)、輸出過(guò)電流維護(hù)、輸入瞬態(tài)過(guò)電壓維護(hù)、輸入過(guò)電壓維護(hù)、輸入過(guò)電流維護(hù)、輸入短路維護(hù)、輸入電壓三相不均衡維護(hù)、輸入電流三相不均衡維護(hù)、變壓器超溫維護(hù)、冷卻零碎毛病維護(hù)，以及控制零碎毛病維護(hù)等。

從用戶的角度動(dòng)身，希望電力科研設(shè)計(jì)單位、相關(guān)院校及設(shè)備廠家能注重高壓變頻器+電動(dòng)機(jī)零碎繼電維護(hù)配置成績(jī)，在以下兩個(gè)方案中給出明白的結(jié)論：一是開關(guān)柜綜合維護(hù)只作爲(wèi)高壓電纜的主維護(hù)及變頻器和電動(dòng)機(jī)的后備維護(hù)，變壓器和電動(dòng)機(jī)由變頻器自帶維護(hù)完成主維護(hù)功用，但必需滿足靈敏度要求。二是研發(fā)“頻率跟蹤智能式變頻運(yùn)轉(zhuǎn)自順應(yīng)”維護(hù)安裝，維護(hù)安裝能自動(dòng)跟蹤變頻器兩側(cè)電源幅值、頻率、相角變化并自動(dòng)均衡補(bǔ)償，經(jīng)模仿運(yùn)算把不同電源復(fù)原爲(wèi)實(shí)際相反電源，從而采用差動(dòng)維護(hù)；維護(hù)范圍涵蓋從開關(guān)柜到電動(dòng)機(jī)、包括變頻器、隔離變壓器及變頻器兩側(cè)電纜等電動(dòng)機(jī)的全回路；工頻變頻運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)需切換完全自順應(yīng)。

六、共振、扭振損壞設(shè)備如何防止

變頻調(diào)速使用后，電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率不再固定爲(wèi)工頻50HZ，可以是從0~50HZ的恣意一點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出電流是變頻器輸入的包括高次諧波重量的綜合電流。電動(dòng)機(jī)及負(fù)載軸系、葉片共振，軸系扭振損壞設(shè)備的景象時(shí)有發(fā)作，如圖4、圖5。

如何防止呢？剖析緣由，明白措施

(1)軸系或支撐零碎徑向共振

由電機(jī)和負(fù)載工頻向心力鼓勵(lì)，且運(yùn)轉(zhuǎn)在軸系或支撐零碎共振頻率時(shí)所致。

此類振動(dòng)機(jī)理復(fù)雜（與汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)于其臨界轉(zhuǎn)速相當(dāng)）、景象分明、處置容易。

措施：變頻器投運(yùn)前做共振頻率測(cè)試實(shí)驗(yàn)，設(shè)置頻率騰躍區(qū)域避開共振頻率。

(2)軸系改變共振

由PWM制式變頻器輸入電流惹起的基動(dòng)搖扭矩鼓勵(lì)。此類振動(dòng)機(jī)理較復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)因無(wú)監(jiān)測(cè)而景象不分明，原先對(duì)定速運(yùn)轉(zhuǎn)影響不分明的要素開端對(duì)變速工況下的振動(dòng)形態(tài)表現(xiàn)得十分敏感。

措施：運(yùn)轉(zhuǎn)人員應(yīng)特別留意電機(jī)及負(fù)載的振動(dòng)成績(jī)，如有異常應(yīng)及時(shí)匯報(bào)并停止參數(shù)剖析，同時(shí)檢修人員也必需愈加留意大小修對(duì)設(shè)備的反省處置。

(3)動(dòng)葉共振

由PWM制式變頻器輸入電流惹起的6X諧動(dòng)搖扭矩鼓勵(lì)。此類振動(dòng)機(jī)理較復(fù)雜、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)任何景象（風(fēng)機(jī)調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn)中凡運(yùn)轉(zhuǎn)可監(jiān)視參數(shù)都正常，等到毛病形成葉片斷裂引發(fā)電機(jī)和負(fù)載振動(dòng)大時(shí)才會(huì)被發(fā)現(xiàn)）。其鼓勵(lì)源爲(wèi)變頻器輸入的電流高次諧波（6n次），其最次要成分頻率爲(wèi)風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)頻率（轉(zhuǎn)頻）與電機(jī)磁極對(duì)數(shù)的乘積再乘以6，其頻率范圍爲(wèi)100。300Hz。其作用機(jī)理爲(wèi)：諧波電流惹起風(fēng)機(jī)軸系發(fā)作1∞~300Hz的小幅扭振，這種扭振因幅值較小對(duì)軸系沒有分明影響，但會(huì)與動(dòng)葉的固有頻率合拍而惹起其共振，并在較短工夫內(nèi)（變頻運(yùn)轉(zhuǎn)1~3個(gè)月）使葉片發(fā)生裂紋最終毀壞。

措施：在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)月時(shí)停止停機(jī)動(dòng)葉片裂紋反省，如發(fā)現(xiàn)裂紋則必需停止相應(yīng)改造?；钇谕Ｖ怪C波、振動(dòng)、扭振等參數(shù)測(cè)試，最好裝備在線監(jiān)測(cè)零碎停止實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。（米爾技術(shù)）

高壓變頻器在循環(huán)氨水泵節(jié)能改造中使用

變頻調(diào)速是近年來(lái)衰亡的一門成熟的新技術(shù)，它經(jīng)過(guò)改動(dòng)電源頻率來(lái)完成速度的調(diào)理，因其具有調(diào)速顛簸、瞬態(tài)波動(dòng)性高、節(jié)能等特性，越來(lái)越被人們所注重。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不時(shí)成熟，變頻調(diào)速安裝在水泵設(shè)備上的使用也越來(lái)越普遍。

1、循環(huán)氨水泵工況特點(diǎn)及存在成績(jī)

1.1、循環(huán)氨水泵工況特點(diǎn)

污染分廠一期兩臺(tái)循環(huán)氨水泵，一用一備，泵組是將循環(huán)氨水打入集氣管爲(wèi)荒煤氣停止初步冷卻，控制荒煤氣溫度爲(wèi)75～80度之后送入初冷器，依據(jù)荒煤氣量的大小應(yīng)及時(shí)調(diào)理循環(huán)氨水量。

1.2、工頻運(yùn)轉(zhuǎn)存在成績(jī)：

兩臺(tái)循環(huán)氨水泵電機(jī)均爲(wèi)工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)電流高，既影響設(shè)備壽命又對(duì)電網(wǎng)發(fā)生很大沖擊。而且工頻運(yùn)轉(zhuǎn)耗電量高，不能隨消費(fèi)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)理，不契合古代企業(yè)“節(jié)能降耗”的管理理念。

循環(huán)氨水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，流量及壓力只能經(jīng)過(guò)旁通閥及出口閥調(diào)理，但調(diào)理負(fù)荷無(wú)限。在今2012年年終，結(jié)焦工夫較長(zhǎng)，荒煤氣量少，循環(huán)氨水流量無(wú)法進(jìn)一步降低，招致荒煤氣溫度極低，曾降至40度（工藝要求控制溫度爲(wèi)75～80度），使得荒煤氣管道內(nèi)焦油氨水混合液活動(dòng)性極差，存在梗塞荒煤氣管道的隱患。由此可見，荒煤氣溫度是至關(guān)重要的目標(biāo)，假如控制不當(dāng)，整個(gè)污染零碎都將處于癱瘓形態(tài)。

原設(shè)循環(huán)氨水泵爲(wèi)工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，只能由操作工調(diào)理泵出口閥門及循環(huán)管閥門開度來(lái)控制循環(huán)氨水壓力和流量。假如循環(huán)氨水量發(fā)作變化，崗位人員又不能及時(shí)調(diào)理，將會(huì)招致循環(huán)水泵壓力過(guò)高或過(guò)低。假如壓力過(guò)高，會(huì)形成泵機(jī)封、電機(jī)燒損；假如壓力過(guò)低，會(huì)招致荒煤氣溫度無(wú)法控制、集合溫度超標(biāo)，形成初冷、電捕以及煤氣污染零碎的嚴(yán)重梗塞。

2、改造方案

循環(huán)氨水泵組是保證焦化廠煤氣零碎正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，必需保證延續(xù)、波動(dòng)、牢靠運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)論證，決議采用高壓變頻調(diào)速安裝，經(jīng)過(guò)變頻調(diào)速調(diào)理電機(jī)轉(zhuǎn)速滿足工藝要求

高壓變頻調(diào)速零碎采用功率單元串聯(lián)技術(shù)間接輸入10KV電壓，屬高一高電壓源型變頻器，高壓變頻器調(diào)速成套零碎全體構(gòu)造由旁路柜、變壓器柜、單元柜及控制柜組成，零碎采用一用一備兩臺(tái)泵雙路電源，一拖二手動(dòng)旁路的方案，根本原理圖如圖下

雙電源手動(dòng)切換柜一次原理圖

此零碎由高壓開關(guān)1QF、2QF、雙電源手動(dòng)切換柜（由高壓隔分開關(guān)QS1—QS6組成）、高壓變頻器、兩臺(tái)高壓電機(jī)組成，其中雙電源手動(dòng)切換柜和高壓變頻器由招標(biāo)方提供。

闡明：①其中QS2、QS3是雙刀雙投隔分開關(guān)，QS5、QS6也是雙刀雙投隔分開關(guān)；完成自然機(jī)器互鎖②QS1和QS4不能同時(shí)閉合，完成電氣閉鎖；QS2和QS5不能同時(shí)閉合，完成電氣閉鎖；③變頻器毛病時(shí)，聯(lián)跳相應(yīng)的高壓開關(guān)，柜子的柜門都有高壓閉鎖，高壓電上電后，柜門就會(huì)被電磁鎖自動(dòng)鎖死，除非用公用的鑰匙，不能翻開柜門。

3、運(yùn)轉(zhuǎn)牢靠性剖析

經(jīng)過(guò)屢次調(diào)試，完成變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速隨循環(huán)氨水泵出口壓力的變化而改動(dòng)，即增加了電量耗費(fèi)，又降低了電機(jī)的樂音，改造效果十分分明：①節(jié)電效果顯著，電機(jī)定子電流從15A降至6A，每天浪費(fèi)電量爲(wèi)3500度左右。②電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)和泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況分明改善，延伸了設(shè)備的運(yùn)用壽命，降低了設(shè)備的維修費(fèi)用。③采用變頻調(diào)速技術(shù)后，由于泵出口閥全開，消弭了閥門因節(jié)流而發(fā)生的噪聲，改善了任務(wù)環(huán)境 ；④電機(jī)的減速和加速可依據(jù)工藝要求自動(dòng)調(diào)理，控制精度高，即保證可消費(fèi)目標(biāo)波動(dòng)，又降低了工人的任務(wù)量。 ⑤循環(huán)氨水壓力波動(dòng)，防止了壓力動(dòng)搖，管道漏點(diǎn)分明增加，降低了檢修任務(wù)。

4、發(fā)生的經(jīng)濟(jì)效益

依據(jù)以上數(shù)據(jù)得知每天浪費(fèi)電量爲(wèi)3500度左右，月浪費(fèi)電量爲(wèi)106500度（以30天計(jì)算），年浪費(fèi)電量爲(wèi)127.75萬(wàn)度，依照每度電0.48元計(jì)算，年浪費(fèi)電費(fèi)613200元。

5、結(jié)語(yǔ)

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈以及國(guó)度對(duì)節(jié)能減排任務(wù)的要求越來(lái)越嚴(yán)厲，浪費(fèi)動(dòng)力、降低消費(fèi)本錢、進(jìn)步競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)尤爲(wèi)重要，該變頻器投入近四個(gè)月來(lái)，循環(huán)氨水泵的出口閥門全開，運(yùn)轉(zhuǎn)波動(dòng)，增加了閥門截流招致動(dòng)力損失，節(jié)能效果分明，完成了電機(jī)的軟啟動(dòng)，延伸了電機(jī)、泵及其隸屬設(shè)備的運(yùn)用壽命。理論證明高壓變頻器在循環(huán)氨水泵上的使用是十分成功的。（論文網(wǎng)）

高壓變頻器散熱與通風(fēng)的設(shè)計(jì)

導(dǎo)讀： 高壓變頻器在正常任務(wù)時(shí)，熱量來(lái)源次要是隔離變壓器、電抗器、功率單元、控制零碎等，其中作爲(wèi)主電路電子開關(guān)的功率器件的散熱、功率單元的散熱設(shè)計(jì)、及功率柜的散熱與通風(fēng)設(shè)計(jì)最爲(wèi)重要。

1 引言

在電力、化工、煤礦、冶金等工業(yè)消費(fèi)范疇要求高壓變頻器有極高的牢靠性。影響高壓變頻器的牢靠性目標(biāo)有多項(xiàng)，其中在設(shè)計(jì)進(jìn)程中其散熱與通風(fēng)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。目前高壓變頻器有高-低-高式、元件間接串聯(lián)式、中點(diǎn)箝位多電平式、單元級(jí)聯(lián)式等多種方式，普通來(lái)講，上述各種方式的高壓變頻器，其效率普通可達(dá)95~97%;但由于設(shè)備功率大，普通爲(wèi)mw級(jí)，在正常任務(wù)時(shí)，仍要發(fā)生少量的熱量。爲(wèi)保證設(shè)備的正常任務(wù)，把少量的熱量分發(fā)出去，優(yōu)化散熱與通風(fēng)方案，停止合理的設(shè)計(jì)與計(jì)算，完成設(shè)備的高效散熱，關(guān)于進(jìn)步設(shè)備的牢靠性是非常必要的。

高壓變頻器在正常任務(wù)時(shí)，熱量來(lái)源次要是隔離變壓器、電抗器、功率單元、控制零碎等，其中作爲(wèi)主電路電子開關(guān)的功率器件的散熱、功率單元的散熱設(shè)計(jì)、及功率柜的散熱與通風(fēng)設(shè)計(jì)最爲(wèi)重要。

2 功率器件的散熱設(shè)計(jì)

通常對(duì)igbt或igct模塊來(lái)說(shuō)，其pn結(jié)不得超越125℃，封裝外殼爲(wèi)85℃。有研討標(biāo)明，元器件溫度動(dòng)搖超越±20℃，其生效率會(huì)增大8倍。功率器件散熱設(shè)計(jì)關(guān)乎整個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)平安。

2.1 在停止功率器件散熱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留意的事項(xiàng)

（1） 選用耐熱性和熱波動(dòng)性好的元器件和資料，以進(jìn)步其允許的任務(wù)溫度;

（2）減小設(shè)備（器件）外部的發(fā)熱量。爲(wèi)此，應(yīng)多選用微功耗器件，如低耗損型igbt，并在電路設(shè)計(jì)中盡量增加發(fā)熱元器件的數(shù)量，同時(shí)要優(yōu)化器件的開關(guān)頻率以增加發(fā)熱量;

（3） 采用適當(dāng)?shù)纳岱绞脚c用適當(dāng)?shù)睦鋮s辦法，降低環(huán)境溫度，放慢散熱速度。

以目前最罕見的單元級(jí)聯(lián)式高壓變頻器爲(wèi)例，對(duì)其中一個(gè)功率單元爲(wèi)例停止熱設(shè)計(jì)。功率器件采用igbt，其電路如圖1所示。

2.2 損耗功率的預(yù)算

在設(shè)備穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，功率單元內(nèi)整流二極管、igbt、續(xù)流二極管總的功率損耗即爲(wèi)散熱器的耗散功率。因而熱設(shè)計(jì)的第一步就是對(duì)上述器件的總功耗停止預(yù)算。

圖1 功率單元電路圖

（1） igbt的功率損耗普通包括通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗、守舊損耗、關(guān)斷損耗和驅(qū)動(dòng)損耗，在預(yù)算時(shí)次要思索通態(tài)損耗、守舊損耗與關(guān)斷損耗;

（2） 對(duì)續(xù)流二極管來(lái)講，次要預(yù)算它的通態(tài)損耗與關(guān)斷損耗;

（3） 整流二極管在低頻狀況下的損耗功率

次要爲(wèi)通態(tài)損耗，確定其通態(tài)功耗的簡(jiǎn)便辦法是從制造廠給出的通態(tài)損耗功率與通態(tài)均勻電流關(guān)系曲線間接查出。

上述功率單元總的功耗爲(wèi)：p=（pss+psw）×4+pd×6 （5）

2.3 穩(wěn)態(tài)下的結(jié)溫計(jì)算

結(jié)溫的計(jì)算是樹立在如圖2所示的簡(jiǎn)化熱阻等效電路的根底上的。上述功率單元的簡(jiǎn)化熱阻等效電路如圖2所示。

圖2 igbt的熱阻等效電路圖

圖2中：rθ（j-c）是器件結(jié)到管殼基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)熱阻，由制造廠家提供，普通在數(shù)據(jù)表中給出下限值或給出瞬態(tài)熱阻曲線取t→∞的穩(wěn)態(tài)值;

rθ（c-a）是管殼未經(jīng)過(guò)散熱器間接到空氣的熱阻，通常不思索;

rθ（c-s）是管殼到散熱器的觸熱阻，通常由制造廠家在數(shù)據(jù)表中給出;

rθ（c-a）是散熱器基準(zhǔn)點(diǎn)到環(huán)境基準(zhǔn)點(diǎn)的熱阻，其值由散熱器方式、尺寸和冷卻方式?jīng)Q議;

ta是環(huán)境溫度。

（1） 靜態(tài)熱阻

（6）

（2） 瞬態(tài)熱阻

由于電力電子器件任務(wù)在周期性的開關(guān)形態(tài)，就需思索其瞬態(tài)熱阻所形成的結(jié)溫動(dòng)搖能否超越最大結(jié)溫。瞬態(tài)熱阻反映散熱途徑中熱載體的熱阻和熱容量的綜合效果。瞬態(tài)熱阻抗可由下式求得：

通常處于周期性脈沖功耗負(fù)載下的均勻和最大結(jié)溫可以參考廠家所給出的瞬態(tài)熱阻曲線來(lái)計(jì)算。如圖3示出了eupc型號(hào)爲(wèi)bsm400ga120dlc的igbt模塊瞬態(tài)熱阻曲線zthjc=f（t）。

圖3 igbt模塊瞬態(tài)熱阻曲線

（3） 穩(wěn)態(tài)下的結(jié)溫計(jì)算

經(jīng)過(guò)上述辦法剖析失掉整個(gè)功率單元一切的功率損耗，然后依照下式計(jì)算電力電子器件的結(jié)溫或計(jì)算散熱器的熱阻。

同時(shí)在計(jì)算熱阻時(shí)，應(yīng)思索到損耗功率的動(dòng)搖與負(fù)載的動(dòng)搖;即在思索結(jié)溫的均勻值的同時(shí)，應(yīng)思索到其動(dòng)搖的幅度。通常狀況下，需保證在給定條件下所呈現(xiàn)的最高結(jié)溫不大于其最大定額150℃，計(jì)算穩(wěn)態(tài)結(jié)溫時(shí)思索留出5℃的裕度。

3 功率單元的散熱冷卻設(shè)計(jì)

功率單元中的元器件次要包括整流二極管、igbt

（或igct）模塊、電容、疾速熔斷器、母線開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路以及其它一些維護(hù)電路。除二極管整流模塊與igbt模塊（igct）外，其他元器件由于在功率單元中經(jīng)過(guò)支架等方式裝置，在保證足夠的空間間隔與必要細(xì)微空氣的對(duì)流的條件，已滿足其散熱要求。因而功率單元的冷卻設(shè)計(jì)次要思索二極管整流模塊與igbt模塊（igct）的散熱要求。

功率器件的耗散功率所發(fā)生的溫升需由散熱器來(lái)降低，經(jīng)過(guò)散熱器添加功率器件的導(dǎo)熱和輻射面積、擴(kuò)張熱流以及緩沖導(dǎo)熱過(guò)渡進(jìn)程，間接傳導(dǎo)或借助于導(dǎo)熱介質(zhì)將熱量傳遞到冷卻介質(zhì)中，如空氣、水或水的混合液等。目前在高壓變頻器中常用到的冷卻方式爲(wèi)強(qiáng)迫空氣冷卻、循環(huán)水冷卻、熱管散熱器冷卻。

3.1 強(qiáng)迫空氣冷卻

強(qiáng)迫空氣冷卻用的散熱器通常是一塊帶有很多葉片的良導(dǎo)熱體，散熱器熱阻（r（s-a））預(yù)算公式：

式（9）中：k爲(wèi)散熱器熱導(dǎo)率;

d和a辨別是散熱器的厚度和面積，辨別以cm和cm2表示;

c是一個(gè)與散熱器外表和裝置角度有關(guān)的修正因子。

此式在空氣溫度不超越45℃時(shí)成立。

值得留意的是，散熱器的制造工藝會(huì)影響到其導(dǎo)熱系數(shù)，如鑄造鋁合金、擠壓成型或釬焊散熱器應(yīng)區(qū)分思索。同時(shí)在選配散熱器時(shí)應(yīng)思索：散熱器根部厚度應(yīng)滿足熱的傳導(dǎo);翼片的數(shù)目與波紋在保證最大散熱面積的前提下不至于發(fā)生太大的流體阻力;翼片的高度與厚度之間的比例要合理。如要保證散熱有較大的裕量，增大散熱器的長(zhǎng)度是一個(gè)較好的選擇。

3.2 循環(huán)水冷卻

高壓變頻器采用循環(huán)水冷卻方式可以大大進(jìn)步散熱效率，使得單位功率的體積小，可極大的減小零件的尺寸。與強(qiáng)迫空氣冷卻相比，散熱器外表與流體的溫差比擬小，一方面可以進(jìn)步功率，另一方面可以降低芯片的溫度，進(jìn)步其壽命。但采用循環(huán)水冷卻方式需求有水循環(huán)與處置設(shè)備，添加了設(shè)備的復(fù)雜水平。采用該方式時(shí)，應(yīng)留意爲(wèi)避免純水會(huì)惹起生銹與結(jié)凍，普通采用水與醇混合?；旌媳壤龝?huì)影響到冷卻液的熱阻，當(dāng)混合比例爲(wèi)50%時(shí)，其熱阻普通增大50%。正常狀況下應(yīng)保證水的流速不小于8升/分。

在低溫干冷的環(huán)境中，由于空氣中的絕對(duì)濕度比擬高，當(dāng)冷卻外表的溫度低于露點(diǎn)時(shí)，水冷散熱器會(huì)惹起凝露景象，由此能夠形成器件的絕緣毀壞。因而水冷式高壓變頻器對(duì)環(huán)境要求要高一些。通常水的凝結(jié)點(diǎn)爲(wèi)0℃，依據(jù)規(guī)范要求，額外溫差爲(wèi)5℃，因而任務(wù)溫度不應(yīng)低于5℃;同時(shí)絕對(duì)濕度≤90%（25℃），絕對(duì)濕度變化率應(yīng)≤5%/h。

3.3 熱管散熱器

熱管散熱器是采用水或其它傳熱流體爲(wèi)冷卻介質(zhì)，密封在具有毛細(xì)構(gòu)造的銅管內(nèi)的沸騰散熱器。功率器件發(fā)生的熱量經(jīng)過(guò)散熱器傳導(dǎo)給流體，流體汽化后分散至整個(gè)銅管，以散熱片散熱冷卻成水后回流到吸熱面。熱管散熱用具有傳熱才能強(qiáng)、均溫才能優(yōu)秀、熱密度可變、無(wú)外加設(shè)備、任務(wù)牢靠、構(gòu)造復(fù)雜，分量輕、不必維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，普通適用于大功率、分立元件的場(chǎng)所;在一些特殊的消費(fèi)工況如粉塵比擬多的中央（煤礦、焦化廠、局部化工廠）可以采用熱管散熱器，由于可以做到整個(gè)功率變換局部的密閉性。

國(guó)際的電力電子變換器行業(yè)多年前已采用熱管散熱器。如df4型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車的電力整流柜改用熱管交換原有的純鋁散熱器;上海威特力焊接設(shè)備制造無(wú)限公司在400a以上的逆變焊機(jī)中每臺(tái)都用熱管散熱器爲(wèi)igbt和二極管散熱。但目前還未見到采用熱管散熱的高壓變頻器。思索到上述幾種散熱方式，熱管散熱應(yīng)是首選的思索。

3.4 其它留意事項(xiàng)

高壓變頻器無(wú)論采用何種冷卻方式，器件在散熱器上裝置時(shí)應(yīng)留意其裝置地位。器件在散熱器上的布局應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：

（1） 散熱器的中心地位熱阻最小;

（2） 在同一個(gè)散熱器上裝置多個(gè)功率器件時(shí)，在思索各個(gè)器件發(fā)作的損耗狀況的根底上，決議裝置的地位，對(duì)發(fā)生大損耗的器件應(yīng)給予最大的面積;

（3） 裝置模塊的散熱器外表，應(yīng)留意螺釘?shù)匚婚g的立體度控制在100以內(nèi)，外表粗糙度控制在10以下，外表如有凹陷會(huì)間接招致接觸熱阻的添加;

（4）爲(wèi)使接觸熱阻變小，在散熱器與功率元件的裝置面之間應(yīng)平均涂敷散熱絕緣混合劑，并施加適宜的緊固力矩，使器件外殼對(duì)散熱器的接觸熱阻不超越數(shù)據(jù)手冊(cè)要求的值。

4 零件的散熱與通風(fēng)設(shè)計(jì)

高壓變頻器常風(fēng)的冷卻方式次要爲(wèi)散熱器強(qiáng)迫風(fēng)冷、循環(huán)水冷卻和熱管冷卻等。因強(qiáng)迫風(fēng)冷方式復(fù)雜，不存在水冷時(shí)的凝露成績(jī)，以及熱管散熱器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，在確定適宜的通風(fēng)構(gòu)造的狀況下，普通采用此種方式。采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式需求在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)思索散熱風(fēng)道。散熱風(fēng)道的設(shè)計(jì)應(yīng)在充沛思索單元散熱的要求下，應(yīng)盡量?jī)?yōu)化。罕見的多電平串聯(lián)方式的高壓變頻器，從構(gòu)造上分爲(wèi)功率柜體、變壓器柜、控制柜。功率柜風(fēng)道設(shè)計(jì)通常有兩種方式：串聯(lián)風(fēng)道和并聯(lián)風(fēng)道。

4.1 串聯(lián)風(fēng)道

串聯(lián)風(fēng)道是由每個(gè)功率的散熱器上下絕對(duì)，構(gòu)成上下對(duì)應(yīng)的風(fēng)道，其特點(diǎn)由上下多個(gè)功率單元構(gòu)成串聯(lián)的通路，構(gòu)造復(fù)雜，風(fēng)道垂直使得風(fēng)阻小;但由于空氣從下到上存在順次加熱的成績(jī)，形成下面的功率單元環(huán)境溫差小，散熱效果差。其構(gòu)造如圖4所示。

圖4 功率柜風(fēng)道構(gòu)造圖

4.2 并聯(lián)風(fēng)道

并聯(lián)風(fēng)道中從每個(gè)功率單元的后面進(jìn)風(fēng)，對(duì)應(yīng)的進(jìn)風(fēng)口并聯(lián)陳列，在前面的風(fēng)倉(cāng)中匯總后由風(fēng)機(jī)抽出，同時(shí)整個(gè)功率柜普通采用冗余的辦法，有多個(gè)風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，全體散熱效果好，并進(jìn)步了設(shè)備的牢靠性。但柜體前面要構(gòu)成風(fēng)倉(cāng)，增大了設(shè)備的體積，同時(shí)由于各個(gè)功率單元后端到風(fēng)機(jī)的間隔不同，使得每個(gè)功率單元的風(fēng)流量不分歧，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以思索。

4.3 散熱風(fēng)機(jī)的選擇

整個(gè)功率局部采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式，需保證有足夠的具有環(huán)境溫度的空氣源源不時(shí)地流經(jīng)散熱器的外表，使散熱零碎到達(dá)某種溫度值的熱均衡。在波動(dòng)的均衡形態(tài)下，依據(jù)公式：p=h×a×△t，在已確定零碎耗散功率p、散熱器無(wú)效外表積a與散熱器外表溫度與環(huán)境溫度差值△t的前提下，吸熱介質(zhì)的對(duì)流換熱系數(shù)h可以求出。美國(guó)、日本規(guī)則風(fēng)機(jī)樂音不得大于65db，所以他們規(guī)則的風(fēng)速爲(wèi)2～4m/s。因而在思索風(fēng)機(jī)選擇時(shí)，應(yīng)保證電力半導(dǎo)體器件風(fēng)冷散熱器3～6m/s的風(fēng)速，普通即可保證h能到達(dá)要求。

5 完畢語(yǔ)

目前高壓變頻器多采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，但由于水冷方式和熱管散熱有體積小、效率高、沒有凈化等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)更新設(shè)計(jì)理念，鼎力推行?？傊?，開發(fā)和選擇新型高效散熱技術(shù)對(duì)高壓變頻器停止冷卻，是進(jìn)步設(shè)備牢靠性和減少設(shè)備體積的一個(gè)重要措施。（科技潮人 OFWEEK）

高壓變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠節(jié)能中的使用

1、引言

近年來(lái)，隨著國(guó)度節(jié)能減排政策的鼎力推行，火電廠的設(shè)備節(jié)能改造也開端逐漸停止，而風(fēng)機(jī)、水泵作爲(wèi)火電廠數(shù)量最多的輔佐設(shè)備，具有十分顯著的節(jié)能空間。同時(shí)，火電廠裝機(jī)容量不時(shí)加大，招致機(jī)組的調(diào)峰力度隨之增大，機(jī)組的負(fù)荷在運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)也有較大范圍的改動(dòng)，完成風(fēng)機(jī)、水泵流量的實(shí)時(shí)調(diào)理勢(shì)在必行。目前，我國(guó)火電廠大多采用節(jié)流閥對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵的流量停止調(diào)理，雖然可完成流量的變化，但并沒有基本改動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸入功率，沒有到達(dá)節(jié)能的效果。但電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的疾速開展，火電廠風(fēng)機(jī)等輔佐設(shè)備的節(jié)能改造普遍開端采用變頻調(diào)速安裝，獲得了令人稱心的效果。

2、高壓變頻調(diào)速零碎的次要優(yōu)缺陷

2.1次要優(yōu)點(diǎn)剖析

1）調(diào)速效率高。高壓變頻調(diào)速零碎可使風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)頻率發(fā)作改動(dòng)后仍堅(jiān)持額外轉(zhuǎn)差率根本不變，也就是使電動(dòng)機(jī)維持在改動(dòng)后頻率的同步轉(zhuǎn)速左近運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣的益處是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差損失不變。同時(shí)，當(dāng)速度發(fā)作變化時(shí)，只要變頻安裝中發(fā)生能量損耗，但電動(dòng)機(jī)的本身?yè)p耗及效率會(huì)降低，其緣由次要是由于高次諧波的影響。

2）調(diào)速范圍寬。高壓變頻調(diào)速零碎的調(diào)速范圍可達(dá)10：1或20：1，可完成頻率在50～5Hz或50～2.5Hz范圍內(nèi)的調(diào)理，同時(shí)在此調(diào)速范圍內(nèi)仍能堅(jiān)持零碎具有較高的效率，因而低轉(zhuǎn)速形態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)載使用效果更爲(wèi)顯著。

3）在變頻調(diào)速零碎發(fā)作毛病或許有其他經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)方案需求時(shí)，變頻安裝可中止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)設(shè)備的電能將由電網(wǎng)間接供應(yīng)，這就確保了再零碎毛病時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)不受影響，或許在更爲(wèi)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，如設(shè)備在額外頻率范圍形態(tài)下任務(wù)，此時(shí)采用節(jié)流等方式調(diào)理更爲(wèi)經(jīng)濟(jì)，這樣既保證了整個(gè)電力零碎的平安牢靠，又使得零碎的節(jié)能效果更爲(wèi)顯著。

4）變頻調(diào)速安裝除了可以調(diào)理流量外，還可以同時(shí)作爲(wèi)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)安裝運(yùn)用。

2.2次要缺陷剖析

1）雖然實(shí)際上變頻調(diào)速零碎可適用絕大局部設(shè)備的節(jié)能改造，但目前在高壓大容量傳動(dòng)設(shè)備中還不能普遍推行，其次要緣由有兩個(gè)方面：一方面是火電廠裝機(jī)容量越來(lái)越大，與之相順應(yīng)的輔佐機(jī)組供電電壓可到達(dá)3～10kV，但功率開關(guān)器件往往不能接受如此高的電壓；另一方面是高壓大功率變頻調(diào)速零碎無(wú)論是設(shè)計(jì)、消費(fèi)還是裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，都需求較高的技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)本錢也較高，而過(guò)高的投入將形成設(shè)備改造后無(wú)法獲得實(shí)踐的經(jīng)濟(jì)和節(jié)能效益。

2）變頻器分爲(wèi)電流型和電壓型兩品種型，二者的共同點(diǎn)是發(fā)生的電流或電壓的波形均爲(wèi)高次諧波，因而設(shè)備及其供電電源的運(yùn)轉(zhuǎn)將遭到很多負(fù)面影響。較典型的表現(xiàn)是，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中由于高次諧波的影響將發(fā)生更多的附加損耗，溫升隨之添加，進(jìn)而招致其效率和功率因數(shù)均降低、噪聲增大等成績(jī)。此外，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在高次諧波的影響下降發(fā)作脈動(dòng)景象，脈動(dòng)的頻率可用6kf（k=1，2，3…）表示，當(dāng)次頻率與零碎的固有頻率相近時(shí)，將引發(fā)變頻安裝與設(shè)備的共振景象。但采用一定的措施是可以使變頻器輸入的高次諧波有所降低的，如采用PWM變頻器或采用多重化技術(shù)的電流型和電壓型變頻器將大大改善安裝的輸入波形。

3、各種變頻調(diào)速方式的節(jié)能效果比擬

風(fēng)機(jī)、水泵的流量調(diào)理方式可分爲(wèi)非變速調(diào)理和變速調(diào)理兩大類，各種調(diào)速方式的差異次要表如今對(duì)轉(zhuǎn)差功率的處置上，即轉(zhuǎn)差功率耗費(fèi)型（如液力耦合器調(diào)速、液力調(diào)速離合器調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速以及繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速）、轉(zhuǎn)差功率回饋型（繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速）以及轉(zhuǎn)差功率不變型（變級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速），第一種屬于低效調(diào)速方式，后兩種屬于高效調(diào)速方式。高效調(diào)速方式的節(jié)能效果相差不大，因而本文著重討論低效調(diào)速方式的節(jié)能效果的差別。

如上所述，目前我國(guó)采用的低效調(diào)速方式共有五種，其差異是采用的變頻器類型不同，但它們存在一個(gè)共同點(diǎn)，也就是各低效調(diào)速方式的調(diào)速效率等于轉(zhuǎn)速比（ηv=n2/n1=i），但其節(jié)能效果仍存在很大差異。

首先，拆卸了液力耦合器調(diào)速和繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的風(fēng)機(jī)和水泵等設(shè)備的電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速依然可以到達(dá)未改造時(shí)的額外轉(zhuǎn)速，因而其節(jié)能效果也是最好的。這兩種調(diào)速方式下的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速爲(wèi)額外轉(zhuǎn)速的2/3時(shí)將發(fā)生最大的轉(zhuǎn)差損失，其值爲(wèi)0.148，也就是在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中，改造設(shè)備到達(dá)最高轉(zhuǎn)速時(shí)所需的軸功率值。

其次，風(fēng)機(jī)和水泵等設(shè)備在拆卸了液力耦合器調(diào)速和電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速時(shí)，其電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速并不能到達(dá)額外轉(zhuǎn)速，因而這兩種調(diào)速方式的節(jié)能效果與上述兩種相比擬低。在這種調(diào)速方式下，水泵和風(fēng)機(jī)與變頻安裝相銜接的自動(dòng)局部與主動(dòng)局部之間要存在一定的轉(zhuǎn)速差才干正常運(yùn)轉(zhuǎn)。風(fēng)機(jī)和水泵的最高轉(zhuǎn)速比爲(wèi)，其中爲(wèi)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最高轉(zhuǎn)速，液力耦合器的最高轉(zhuǎn)速比in范圍爲(wèi)0.97～0.98，以往的電磁轉(zhuǎn)差離合器最高轉(zhuǎn)速比in范圍爲(wèi)0.83～0.87，而目前新商品的 范圍爲(wèi)in0.94～0.96。與上述兩種方式相反，采用這兩種方式改造的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最大轉(zhuǎn)差損失也發(fā)生在2/3額外轉(zhuǎn)速下，此時(shí)轉(zhuǎn)差損失最大，可用計(jì)算，設(shè)備在非額外轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)差損失可用表示，由上式可知，在轉(zhuǎn)速比i一定的條件下，in越小則越大。此外，由于采用這兩種變頻調(diào)速方式的設(shè)備達(dá)不到額外轉(zhuǎn)速，因而要采取措施加大設(shè)備的出力，例如加微風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的額外容量等。

關(guān)于調(diào)壓調(diào)速安裝，調(diào)速線路的晶閘管要發(fā)生換流損失，晶閘管換流發(fā)生的高次諧波也會(huì)影響到電動(dòng)機(jī)的功能。此外調(diào)速調(diào)壓安裝通常配置高轉(zhuǎn)子電阻的鼠籠式電動(dòng)機(jī)，它的效率比普通的鼠籠式電動(dòng)機(jī)要低。因而，它是上述低效調(diào)速方式中節(jié)能效果最差的。

4、結(jié)語(yǔ)

高壓變頻調(diào)速技術(shù)在火力發(fā)電廠節(jié)能改造中失掉了普遍的使用，獲得了良好的效果，火電廠應(yīng)積極鑒定新辦法的無(wú)效性，在正確鑒定的根底上合理開發(fā)，把高壓變頻技術(shù)變爲(wèi)改良的表帥，爲(wèi)我國(guó)節(jié)能減排增效政策的施行奉獻(xiàn)力氣。