HIVERT-Y06/154高压变频器在石油焦煅烧回转窑引风机控制系统中的应用

在现代厂矿企业中，采用高压电机拖动已非常普遍，其电能消耗占企业总拖动电能用量的60%以上。以前由于高压变频技术复杂和电子器件耐压限制，一直制约着其实际应用与普及。近几年来，随着高压变频技术的日趋成熟和功率器件耐压能力不断提高，高压变频器的应用日益广泛，变频节能和调速效果也日趋突显。本文以我厂3期石油焦煅烧回转窑负压调节引风机应用HIVERT-Y06/154型高压变频器（北京合康公司生产）实现的调速控制为例，详细阐述了其高压变频器的应用情况及效果。实际应用效果充分证明了国产高压变频器在关键技术研究和生产质量上均已取得了很大的发展和进步，其产品的技术含量和性能均已达到世界同行的水平，其次运行稳定、性能优越、维修方便和价格低等优点，已逐渐赢得国内众多企业的认可。

二、生产工艺

回转窑控制（自动调节或人工操作调节）是将预煅烧石油焦输送入回转窑中进行一定的高温、挥发及焦化处理（即煅烧）。在回转窑煅烧过程中，利用燃烧装置、给料量、给风量、负压等调节，对物料煅烧过程（如煅烧区域温度、窑内负压等参数）进行即时控制，使煅烧窑内的物料按照预定的曲线升温，石油焦在预定的温度曲线下完成焦化过程。回转窑煅烧工艺控制复杂（如图1所示），其煅后焦产量、质量及煅烧实收率等性能受煅烧带温度、位置、长度、挥发份浓度、氧气浓度、窑头窑尾负压、燃料（煤气或天然气）补给量、物料投入量、均匀性等窑内工况的综合影响。在实际生产过程中，调温工通常凭借实践经验进行现场调整。由于煅烧带温度，窑头窑尾负压，给料量，窑体转速，二、三次风及燃料配比等调整不合理，会造成煅后焦真比重、电阻率、晶体形状等指标较大波动。同时对燃料消耗、窑内衬寿命等设备产生一定影响。因此及时和准确控制窑内温度、负压已成为优化煅烧工艺方法之一，而窑内负压的调整又是通过调节引风机的实际引风量的大小实现，过去其引风量通常控制烟道阀门的开度量实现，这种调节方法虽然能达到窑内负压调节目的，但只能进行粗调效果，另外在空载或轻载工况下，风机叶轮工作在较高的转速状态，若风机叶轮动平衡不好（实际中，大多数叶轮使用一段时间后，由于烟尘、水蒸汽等腐蚀性物质浸蚀，均会出现动平衡变差问题），其风叶机体振动显著增大，甚至导致机体、轴承座等机构被振裂现象。

图1 石油焦煅烧工艺流程模拟显示界面

三、控制系统配置

我厂3期煅烧回转窑新建于2008年7月，其石油焦煅烧能力为12t/h；回转窑负压引风机采用三相异步高压电动机（YP7560—6、1000KW、6300V、108.95A、994r/min）拖动，其风量大小调节采用变频调速方式，在正常生产过程（下料量在4—12t/h之间）中，变频器频率一般均设定在28—42Hz范围内，就可满足煅烧生产工艺负压需要。

根据我厂地理位置（地处海拔高度2300多米，变频器需降容使用；海拔高度超过1000米时,每升高100米,要求变频器降容1%使用）、煅烧生产工艺流程及现场使用条件（环境温度超过40℃时）等条件综合考虑，选用HIVERT-Y06/154高压变频器完全可满足负压风机拖动要求，其额定容量1600kVA、适配电机功率1250kW、额定电流154A、额定输入电压6k、输入功率因数≥0.96（额定负载时）、防护等级IP30。其变频器主要由移相变压器、功率逆变单元和控制器等三部分，其装置如图2所示。

图2 HIVERT-Y06/154型高压变频器实物结构图

1、拖动设备

高压异步电动机：YP7560—6 ；1000KW；Ve=6300V,Ie=108.95A；νe=994r/min；0.876；绝缘等级F、Y接法、50Hz；热态时允许启动一次；冷态时允许启动2次；兰州电机有限责任公司制造。

2、离心引风机：

型号：Y7—2X36—22F； 338600m³/h（风量）；7500Pa（风压）；νe=990r/min；配套电机1000KW。

3、变频器配置与结构

HIVERT系列高压变频器是由北京合康公司生产的，这是国内专业研发、生产、销售高压变频器的企业之一。HIVERT系列高压变频器采用交-直-交方式，主电路开关元件为IGBT，每相由多个功率单元（如图4所示）串联而成，各个功率单元由隔离变压器提供独立移相电源。通过改变串联单元数量，可得到不同电压等级的输出（不受功率器件耐压的限制）。如额定电压6kV变频器每相由5（或6）个功率单元组成，功率单元额定电压为690V（或640V），串联后相电压为3450V(对应线电压为6kV)，其原理如图3所示。

图3 HIVERT-Y06系列高压变频器（5组功率模块串联）主回路图< /P>

4 、HIVERT系列高压变频器特点与性能

(1)电源输出性能

HIVERT通用高压变频器采用功率单元多重化技术，显著削弱了输出谐