钢厂一次除尘变频器冗余改造方案优选

摘要：

对于单元级联结构变频器增加冗余的两种方案进行了比较，并基于南钢炼钢厂一次除尘系统现状给出倾向性选择意见。

关键词：

一次除尘；单元级联式变频器；自动旁路；冗余；南钢

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672―3198（2015）21020901

0引言

南钢炼钢厂新厂区目前配备3台高压变频风机，每台对应1座顶底复合吹转炉。因实际未考虑备用风机，所以一旦风机出现故障将直接导致相应转炉停产。鉴于此，我们考虑给系统增加冗余备份系统，以便老变频器出现故障后，系统能继续运行。

因现场条件所限，不可能增加1套完整的高压变频风机以及相应的气路切换盲板阀组，因此只能基于现有的3台西门子罗宾康变频器进行改造。经与设备厂家反复讨论磋商，初步确定了两个可行的方案。

1增加功率单元自动旁路系统

增加功率单元自动旁路系统即为变频器内每个功率单元增加故障旁路电路并在控制单元增加相应的旁路控制板件，具体来说：

现场采用的西门子罗宾康6SR3502-6MF43-0BF0-Z型高压变频器输入电压6.6kV，功率2240kW采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。10kV电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入、单相输出的交直交PWM电压源型逆变器结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。

图1所示为6单元串联的西门子罗宾康高压变频器系统示意图。

对于2240kW，6kV输出电压等级，每相由6个额定电压为630V的功率单元串联而成，输出相电压达3780V，线电压达6.6kV，每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及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，以达到降低输入谐波电流的目的。对于6kV电压等级变频而言，就是36脉冲的整流电路结构，输入电流波形接近正弦波。由于输入电流谐波失真很低，变频器输入的综合因数可达到0.95以上。

可以利用带中性点漂移功能的功率单元自动旁路技术实现变频器的故障冗余，当变频器选配该功能时，变频器会给每一个功率单元配置机械旁路接触器和一套旁路控制系统。与传统的旁路技术相比，西门子旁路技术具有如下特点：

（1）当某相有单元故障时，变频器无需切除其余两相好的单元，只需要调整相与相之间夹角，从而最大限度的提高了变频器输出电压能力；

（2）可以允许变频器每相在只剩下一个单元正常时，仍然不跳机继续运行；

（3）采用机械接触器，可以确保在有功率单元故障时，即便处在满载大电流情况下，也可靠切除故障单元。

2增加一台变频器

增加一台变频器即在原有变频系统的基础上，另外增加一套变频系统，通过6个高压刀闸开关切换实

现1台变频器对3台风机的备份，在线变频器出现故

障时转换备份变频器恢复生产。

详见图4的虚线部分。当现有变频器中任一台出现问题时，可以将第四台变频器通过开关A1、A2、A3、B1、B2、B3将连接到相对应的电机，从而保障系统无停机连续运行。至于开关A1、A2、A3、B1、B2、B3，可以根据预算的高低，选择手动刀闸或接触器。

3方案评价

两种方式各有利弊，第一种方式改造预算相对较低，这种方式可以在任一台变频器功率单元出现故障的情况下，变频器不停机继续运行，从而保障系统安全可靠运行。但该方案对于变频器内变压器或控制系统产生的故障无能为力；而第二种方案，可以解决任一台变频器任意故障时的备份功能，但无法实现故障不停机，且除变频器外须新增高压开关柜、高压刀闸切换柜、电缆，并涉及部分土建施工，造价相对较高。

综合来看，风机故障时转炉短时间停吹并非不可接受，为最大限度确保生产正常进行我们仍倾向于第二种方案，即新增1台变频器，目前项目正在申报实施过程中。

参考文献

[1]SIEMENS-ROBINCON产品功能说明书[Z].