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1、昆钢安宁分公司焦化煤气引风机变频节能改造技术及实施方案编制单位：云南秉贤电力设备有限公司地址：昆明市建设路258号万科云上 丽都苑5栋1单元603号 电话：0871-65158708 目 录1.前 言32.关于我们43.技术方案63.1.项目设计63.1.1.现场设备概述63.1.2.改造方案73.1.3.供货范围83.1.4.变频器布置93.1.5.变频装置103.1.6.手动/自动253.1.7.本地/远程控制功能254.工程施工方案264.1.工程概况264.2.生产期的详细安排与组织264.3.项目主要负责人一览表314.4.编制依据334.5.施工部署334.5.1.项目管理组织结构
2、334.5.2.施工布置344.5.3.施工目标344.5.4.施工准备344.5.5.生产临时设施布置355.项目风险控制365.1.项目风险概述：365.2.项目风险控制：366.工作范围396.1.卖方工作范围396.2.现场服务计划396.3.提供的安装、调试重要工序表406.4.卖方提供的培训安排：406.5.买方工作范围407.现场调试、售后服务417.1.现场调试服务417.2.售后服务427.2.1.质保期内服务427.2.2.超出质保期限的维修、维护服务427.2.3.技术支持431. 前 言企业竞争力的提升，关乎企业的存续发展，是企业领导人普遍关心的问题。工业革命以来的传统
3、着眼点主要放在劳动生产力或者生产效率的提升方面，这也是提升企业竞争力的一种十分有效的方法。然而随着能源使用成本的增加，企业的赢利能力削弱，能源使用效率不能有效控制已经成为制约企业发展的一大瓶颈。其中电力成本是继原材料、人力资源、管理成本之后的第四大成本，提高电能利用效率，使之能耗最小化，效益最大化。必将成为企业新的增长点。是提升企业竞争力的一个新方向。节能在全球是环境问题，在我国还是一个资源问题。节约的能源，已被称为继石油、天然气、煤、电力之后的“第五能源”。节能减排，降耗增效，在为企业创造经济效益的同时，对于积极应对能源危机，特别是应对气候变化和保护环境方面，有着巨大的社会价值。通过帮助企业
4、提升能源使用效率，提升企业的市场竞争力，进而实现资源节约型、环境友好型社会的构建，是深圳库马克新技术股份有限公司的使命和愿景。大量用户与我们成功合作的案例证明，我们的节能服务可以在这样六个方面为用户创造独特的价值：1）节约能源费；2）提升能源使用效率，降低企业整体能源成本；3）优化能源品质，提升产品品质和产能；4）保障设备安全，提升末端设备运行的可靠性，延长设备使用寿命；5）建立智能化的能源管理平台和分配系统；6）实现能源的循环、持续、高效利用。2. 关于我们云南秉贤电力设备有限公司是一家在电气节能和自动化及其相关领域从事技术和工程服务的国家高新技术企业。公司在电力、有色金属、钢铁、机械、等各
5、种行业，在过程自动化、工厂自动化、电力系统综合自动化等领域为客户提供整套专业化解决方案。2.1. 项目设计2.1.1. 现场设备概述 焦化煤气风机系统主要由轴流式鼓风机、1250kW/2极/6kV隔爆电机、调速型液力耦合增速器等构成。其中：电机与耦合器之间通过联轴器直连，增速机与鼓风机之间采用联轴器。如下图所示：存在问题：1、在生产过程中，由于煤气量波动较大、使用单位用量不均衡等的影响，导致对焦炉集气管压力的调节、控制滞后，因此依靠液力耦合器来完成对系统的控制和调节难以满足生产要求。2、液力耦合增速器一方面起启动缓冲的作用，另一方面起增速的作用。但液力耦合器效率低，维护工作量大。因液力耦合器轴
6、承质量会出现事故，严重影响生产。3、由于产生的煤气量不能满负荷输出，所以在风机的前端采用风门（开度约30%）调节煤气流量，有机械损耗。4、在现有的工艺中，通常加装一个回流的小循环（将风机输出侧的煤气又回流到初冷管前面），目的是维持初冷管前面的压力基本稳定。但实际上是能量的一个极大浪费。5、从监测来看，煤气量在波动时，电机的输入功率波动却不大，能量浪费大。显然可以通过变频调速，控制电机转速，确保流量或压力的稳定，同时能量有一个大大的节省。2.1.2. 改造方案在设备改造实际应用过程中，相对于液力耦合器调速，变频调速是最有优势的调速方式，变频器调速的优点是调速效率高，启动能耗低，调速范围宽，可实现
7、无级调速，动态响应速度快，调速精度高，操作简便，且易于实现生产工艺控制自动化。本项目中，有三套风机（4#、5#、6#）系统，平常都是一用二备。本次改造方案是只对6#风机进行变频改造，4#、5#风机仍采用液力耦合的方式备用。具体如下：1、机械部分拆除现有的液力耦合增速箱，新装齿轮增速箱。新装的齿轮增速箱拟安装于靠近电机一侧，低速轴通过刚性联轴器直接与电机连接，高速轴根据实际测量长度定做双膜片联轴器与风机连接。2、电气部分采用ABB ACS2000系列高压变频器对电机速度进行调节、控制。其特有的临界转速功能，最多可以设置5组不同的在运行过程中需要跨越的速度或速度带，可使煤气鼓风机自动实现越过临界危
8、险频率及低频率、低流量、低转速下运行产生机组振动大和风机油压偏低危险速度区间，使风机运行更加安全可靠。3、控制部分关闭回流管阀门。采用现有PLC系统作为主控制器，通过PID控制，调节控制变频器的输入信号（PLC系统与变频器进行Profibus通讯连接），改变变频器输出频率以调节鼓风机转速，确保初冷器前端压力和风机输出压力保持稳定。改造现有上位机操作及监控画面，以实现通过上位机即可完全对风机进行操作和调控。免去了改造前风机每次启动操作都存在配合复杂的问题。4、土建部分变频器安装于新建的配电室内，新建配电室位置拟定于6#煤气鼓风机厂房与马路间的绿化带上，新建配电室的大小约为：宽5米，长8米，净高4
9、米。2.1.3. 供货范围序号设备名称规格型号生产厂家数量1高压变频器ACS2060-2K-AN1-a-1EABB1套2齿轮增速箱NGZGS230南京高载1项3传动轴定做国产1套4动力电缆YJV-8.7/15KV 3*70国产一批5控制电缆KVVP 0.45/0.75kV 国产一批6散热风道变频器配套国产1套7现场施工液力耦合器拆除，齿轮增速箱安装，变频器安装就位，动力电缆和控制电缆的敷设，电缆头制作及接线CMK1项2.1.4. ACS 2000产品技术特点系统说明ACS 2000 变频器的拓扑结构为电压源型九电平无熔断器（VSI-MF）设计逆变器。基于新一代高压功率半导体器件IGBT技术和电
10、压源型九电平设计使得ACS 2000变频器具有与生俱来的高可靠性。基于直接转矩控制(DTC)技术的ACS 2000变频器根据工艺的需求可提供精确的速度和转矩控制。ACS 2000的功率范围达2000 kVA，输出电压有 6.0 kV，6.6 kV 和 6.9 kV。适用于平方关系的转矩负载和恒转矩负载。 高压IGBT功率半导体器件 新型高压功率半导体器件HiPakTM IGBT(绝缘栅极双机型晶体管)是ABB公司专为中压变频器中低功率市场研制开发的。该IGBT具有如下特点：l 超低的功率损耗l 平滑开关的SPT+芯片，以获得更好的EMCl 高绝缘封装l AlSiC基板，适用更高的负载循环l A
11、IN底板，更低的热阻DTC控制技术直接转矩控制(DTC)是交流传动的一种独特的电机控制方式。逆变器的开关状态由电机的核心变量磁通和转矩直接控制。测量的电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入，该模型每25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关状态。 集成转矩控制器和调制器 距控制周期为25s ，其响应速度是目前最好的交流传动的10倍，直流传动的100倍 高动态精度和静态精度 快速的转矩响应DTC 100ms 零速满转距的
12、高启动转距特性，适用于传送带设备和挤压机应用 高过载能力，适用于窑应用无熔断器设计ACS2000 是一种无需熔断器保护的中压交流变频器。其微秒级的关断时间，比传统的快速熔断器快100倍。可以有效的故障控制在设备本体内，不会对上级电网或更高一级电网造成影响。功率硬件输入整流桥DFE输入整流桥向直流母排提供直流电压和电流，包括两套独立的串联12脉波整流桥，它们以并联方式连接，输入整流桥由与变压器原边相串联的主断路器来保护。标准的12脉冲整流器由两组三相二极管整流桥。两组12脉冲整流器并联连接构成24脉冲二极管整流桥。所有整流桥都有RC缓冲器以提供瞬态电压保护。当电源刚刚接通时，充电电流通过预充电电
13、阻向直流母排中的电容充电，限制了充电电流，一旦充电结束，高压IGBT进入导通状态，尽管预充电电阻仍保留在电路中，但它们已不起任何作用。充电单元充电单元主要由充电变压器以及低压和高压继电器组成。l 充电在MCB合闸以将变频器连接到主电源前，该单元对直流回路电容器和相电容器进行充电。因此，可以防止产生过大的浪涌电流。从辅助电源向充电单元供电，充电单元对直流回路和相电容器进行充电，充至90%的稳态电压。通过按下控制室柜门上的SUPPLY ON（接通电源）按钮开始充电顺序。完成充电顺序后，将充电单元从中压电路上断开，MCB合闸，直流回路将达到其额定值。l 放电通过按下控制室柜门上的SUPPLY OFF
14、（断开电源）按钮开始放电。然后，直流回路电容器将通过IFU放电。存储在直流回路中的能量在变频器功率部分的寄生电阻中耗散。当直流回路电压减少低于直流回路电压的四分之一时，相模块中的电容器也开始放电。l 待机模式直流回路充电后，可以将变频器保持在该状态，以方便更快速地启动。待机模式中的损耗约为1%的额定功率，这些是由二极管整流前端、INU和辅助装置的少量损耗引起的。安全接地开关此开关正如它的名字那样，是为了确保运行维护人员对变频器进行维护时的人身安全。所有带高压电的柜门都与安全接地开关联锁，确保在进行维护之前供电电源已经切断而且所储存的电能(例如直流母排上电容组的电能)已经释放掉。安全接地开关闭合
15、时，将直流母排上的正端、中性点和负端的母线接地。直流母排电容器在直流回路中，使用了先进的、自愈式且环保的金属箔电容器，这种电容器是按照长寿命设计的。与不可靠且维护量大的电解式直流电容器设计相比，ABB利用该技术使其明显与众不同。直流母排电容对二极管整流前端的输出进行滤波，使整流母排成为低阻抗的电压源供逆变器工作。其结构除了直流电压被两组串联的电容器等分之外，其余类似于任何电压型逆变器，由上端和下端的电容器组构成了三电位逆变器所要求的直流母排的三点结构(+，N，-)。di/dt 电抗器变频器中有两个电抗器，用来限制输入到逆变器电路中相应的上、下两部分电流的上升率，以防止IGBT承受过高的 di/dt
