1300KW空压机变频改造关键技术专项方案.doc

苏尼特碱业公司3#电螺杆压缩机高压变频装置改造方案山东新风光电子科技发展有限公司3月目 录一、制造商简介1二、变频器设计参照原则5三、高压变频系统技术方案6概述71、高压变频调速系统技术参数及特点72、高压变频调速系统原理133、我方提供方案-主回路控制18四、施工安装方案231、机械安装232、电气安装25五、变频调速系统保证可靠性办法和质量控制手段271、高压变频调速系统可靠性设计：272、高压变频调速系统可靠性制造：283、高压变频调速系统可靠性应用：28六、系统装置出厂前功能和性能测试办法和项目30七、效益分析331.改造分析：332、间接效益33八、供货范畴34九、技术服务35十、专利状况阐明38一、制造商简介1、制造商简介山东新风光电子科技发展有限公司是变频器和特种电源专业制造商，是致力于为公司和社会提供节能服务国家火炬筹划重点高新技术公司、国家高新技术公司。是唯一一家全程参加高、中、低压变频器国标起草制定厂商，中华人民共和国电器工业协会变频器分会副理事长单位、中华人民共和国专利山东明星公司、山东省公司技术中心、山东省变频调速技术研究推广中心，山东省卓越绩效先进公司。由公司负责起草火电厂风机水泵用高压变频器行业原则通过专家评审，于由国家发改委颁布实行。风光电子在持续获得 “国产变频器十大品牌”称号,“中华人民共和国变频器顾客满意十大国内品牌”称号。在中华人民共和国电器工业协会变频器分会上荣获了“高压变频器行业上榜品牌”和“变频器先进会员单位”， 3月又获得“中华人民共和国电器工业最具影响力品牌”称号。公司从1993年生产变频器到当前有十几年经验，是国内最早研制变频器公司之一，开发制造变频器技术水平处在国内领先地位，可为顾客量身定做各种型号变频器。9月，所生产风光系列变频器被国家质检总局认定为中华人民共和国名牌产品。公司开发四大系列产品中有多项产品获奖:高压变频器、提高机高(低)压变频器、变频加热电源、石油钻机专用变频器、风电并网变流器被列为国家重点新产品；高压提高机变频器是国内首创产品，被列为国家火炬筹划项目，获山东省科技进步奖；风电并网变流器获山东省科技进步奖。公司产品是山东省“十一五”100项重大节能装备首批项目上榜品牌，荣获山东省重大节能成果奖。公司开发轨道交通并网变流器、高压动态无功补偿装置STATCOM，均达到国内领先水平。公司参加了2项国家“863”筹划产品研制，1项国家重大科学工程筹划产品研制：国内独创“电磁轴承控制系统”成功应用于清华大学核能院国家十五“863”能源领域重点高科技攻关项目、第四代核反映堆10兆瓦高温气冷堆氦气直接透平循环发电系统；国内独创“500KW超导储能逆变器及其与电网切换系统”，成功应用于中科院电工所“863”项目“超导储能系统”；等离子体垂直位移迅速控制电源成功应用于中科院等离子体物理研究所承担“国家重大科学研究项目EAST核聚变实验装置”。公司拥有54项国家专利，其中创造专利17项，产品先后获得了5项国家重点新产品称号，1项国家火炬筹划项目，2项科技部中小公司技术创新基金项目，参加了2项国家“863”筹划产品研制和1项国家大科学工程装备研制，建有山东省院士工作站及山东省电力电子研发中心。山东新风光电子科技发展有限公司注重科技进步与合伙 ,总工李瑞来是清华大学仅有两名高档访问研究员之一，现已与清华大学、南京航空航天大学、浙江大学、山东大学、安徽工业大学等高校建立了密切产、学、研合伙关系。常年有这些大学博士生和研究生生在公司技术研发中心做课题研究。截至底，公司合计销售各类变频器产品400万KW，按节能效率30%，年运营300天、日运营20小时计算，每年约为国家节约电量36亿KWh，折合原则煤133.3万吨，每年减少CO2和SO2排放量分别为369.3万吨、10.6万吨。为国家节能减排、建设资源节约型社会做出了突出贡献。山东新风光电子科技发展有限公司是从事电力电子技术有关产品研发、生产、销售和服务于一体国家高新技术公司。11月份兖矿集团采用增资扩股方式投资控股山东新风光电子公司。兖矿集团是国有特大型公司集团。通过强强联合，公司将会在资金保障、人才汇集、管理创新等方面突破发展瓶颈，实现优势互补，有力提高公司发展实力。这次战略重组，对公司将来发展具备里程碑意义。2. 生产现场及人员状况2.1 生产现场状况公司注册资本8163万元，占地面积40000平方米，建筑面积27000平方米，拥有生产厂房1平方米，先进生产流水线，一流检查生产设备。自1996年开始生产380V变频器，相继开发生产出660V、690V、1140V、1750V、2300V、3kV、6.6kv 、10kV等电压级别各种规格变频器，是国内当前规格最全变频器生产公司。 公司拥有国内一流整机检测，实验设备及单元老化和5条单元装配生产线。拥有严格质量管理体系，通过ISO9001:质量体系认证，通过ISO14000环境管理体系认证和OHSAS18000职业健康安全管理体系认证。(1) 先进、高效单元车间及高压整机总装车间 专业、可靠单元调试台及高温老化系统高压变频器功率单元都要进行严格检查、调试、带载实验及72小时高温老化实验。以保证产品可靠性、稳定性。 完善、一流实验系统 无尘、防静电焊接区及回流焊设备及线路板老化设备 2.2 公司人员状况 公司生产基地拥有一支具备丰富经验生产员工队伍，一线员工为定向培养专业技术工人。公司特别注重对员工培训，新员工在入厂时要受到从质量意识到生产技能等有关方面培训，考核合格后才容许上岗。公司既有员工410人，其中研发、技术调试、质量管理人员占37%，本科以上学历占60%。公司拥有一支经验丰富、敢于实践、不断创新高素质科研队伍。5月，经省政府批准，公司与浙江大学合建成立院士工作站，两名院士进站工作；与清华大学、浙江大学、山东大学订立了常年产学研合伙合同，科研经费逐年增长。二、变频器设计参照原则JD-BP系列变频器满足如下原则或者与这些原则规定关于条文。本产品出厂时，所示原则版本均为有效。Q/SFD001-JD-BP37/38交流电动机变频器公司原则GB 156-原则电压GB/T 1980-1996原则频率GB/T 2423.10-1995电工电子产品基本环境实验规程 振动（正弦）实验导则GB 2681-81电工成套装置之中导线颜色GB 2682-81电工成套装置之中批示灯和按钮颜色GB 3797-89电控设备 第二某些：装有电子器件电控设备GB 3859.1-93半导体电力变流器 基本规定规定GB 3859.2-93半导体电力变流器 应用导则GB 3859.3-93半导体电力变流器 变压器和电抗器GB 4208-93外壳防护级别分类GB 4588.1-1996无金属化孔单、双面印制板技术条件GB 4588.2-1996有金属化孔单、双面印制板技术条件GB 7678-87半导体自换相变流器GB 9969.1-88工业产品使用阐明书 总则GB 10233-88电气传动控制设备基本实验办法GB 12668-90交流电动机半导体变频调速装置总技术条件GB/T14436-93工业产品保证文献 总则GB/T15139-94电工设备构造总技术条件GB/T13422-92半导体电力变流器电气实验办法GB/T 14549-93电能质量 公用电网谐波IEEE std 519-1992电力系统谐波控制 推荐实行三、高压变频系统技术方案一、螺杆式空压机工作原理 以单螺杆空压机为例阐明空气压缩机工作原理，如图1所示为单螺杆空气压缩机构造原理图。螺杆式空气压缩机工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体齿沟互相啮合，空气由进气口吸入，同步也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力油气混合气体排出机体。 二、压缩气供气系统构成及空压机控制原理1、压缩气供气系统构成 工厂空气压缩气供气系统普通由空气压缩机、冷干机、过滤器、储气罐、管路、阀门和用气设备构成。如图2所示为压缩气供气系统构成示意图。2、空气压缩机控制原理 在工厂空气压缩机控制系统中，普遍采用后端管道上安装压力继电器来控制空气压缩机运营。空压机启动时，加载阀处在不工作态，加载气缸不动作，空压机头进气口关闭，电机空载启动。当空气压缩机启动运营后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运营，不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力徐徐升高，当达到压力上限设定值时，压力控制器发出卸载信号，加载阀停止工作，进气口关闭，电机空载运营。图3为某品牌空气压缩机系统原理图。三、空压机改造前缺陷：空压机是工厂耗能大户之一，占大型工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机等)耗电量15%，通过我公司近年实战调研改造，当前诸多公司空压机存在如下缺陷：1.空压机工频启动时电流是正常电流7倍，对电网冲击大，电机轴承磨损大，设备维护量大，成本过高。2.电机额定功率和最大功率之间均有一种余量，寻常运营时存在严重挥霍能源3.空车时，严重挥霍能源4.电机易频繁启动、停止，影响电机使用寿命，大量能源挥霍。5.输出压力调节是靠人为调节阀开度来实现，调节速度慢，波动大，不稳定，精度低，也导致大量能量挥霍6.工作条件恶劣，噪音大;自动化限度低。四、螺杆式空气压缩机变频改造在进行变频改造时应当注意，尽量保持原有设备主电路和控制电路完整性，对其电路改动越少越好；这有助于在变频器发生故障或是检修时，空压机可以很以便地改动回到原有控制方式上去，这保证了空压机在变频和工频状态下都可以运营，也使得改造时可以不用重新编写PLC程序。必要保存空压机工频运营模式，万一变频器出出故障，可以直接切换到工频模式下运营，不至对对生产导致影响。变频器启动信号由本来空压机电源合闸信号控制，增长一时间继电器JS来控制压缩机加载运营，时间继电器JS整定期间要不不大于等于变频器启动时间，这保证变频器空载变频启动，有效避免变频器低频启动时过负荷跳闸。变频器下限运营频率普通要设在35赫兹或以上，如果赫兹数太低，也许会导致油气分离器无法有效分离油气，导致空压机漏油现象。但要依照实际状况详细来考虑设定下限频率值，由于不同空压机其机械配合磨损和效率不尽相似，其不漏油下限频率也不一定相似。管路上压力传感器安装位置要尽量接近空压机，不要安装在过滤器或是阀门后来，同步牢记压力传感器和空压机之间管路上不能安装任何阀门元件，防止过滤器堵塞或是阀门关闭后，空压机不断机并发生爆炸危险。还应当保存空压机本来压力停机保护开关。使用变频器下限频率延时停机休眠功能。按生产工艺规定，变频改造后，恰当减少压缩气供气系统供气压力，将本来高压变流量供气变化为变频恒压变流量供气方式。五、空压机节能改造后效果？延长压缩机使用寿命并节能变频器从0HZ起动压缩机，启动平滑，起动加速时间可以调节，减少了起动时对压缩机电器部件和机械部件所导致冲击，增强系统可靠性，使压缩机使用寿命延长。此外，变频控制可以减少机组起动时电流波动，这一波动电流会影响电网和其他设备用电，变频器可以有效将起动电流峰值减少到最低限度。压力控制精度高并节能变频闭环控制系统实现了精准压力控制，使压缩机空气压力输出与顾客空气系统所需气量相匹配。变频控制压缩机输出气量随着电机转速变化而变化。由于变频控制电机速度精度提高，因此它可以使管网系统压力变化保持在一范畴内，有效地提高了系统工况质量又达到节能。功率因数大大提高并节能变频器可以大大提高设备功率因数，达到0.9以上，大大减少没必要损耗。它能减少空压机噪音吗？依照压缩机工况规定，变频调速改造后电机运转速度明显减慢，因而有效地减少了空压机运营时噪音。风光高压变频器简介依照现场工况，选用山东新风光电子科技发展有限公司自主研发生产，适合驱动高压异步电动机变频器JD-BP37-1600，采用一拖一控制方式，完全满足现场规定。制定出如下技术方案，此方案具备如下特点：l 优良调速性能，满足生产工艺规定；l 良好节能效果，提高系统运营效率；l 实现系统软启动，减小启动冲击，减少维护费用，延长设备使用寿命；l 系统安全、可靠，保证负载持续运营；l 控制以便、灵活，自动化水平高。1、高压变频调速系统技术参数及特点新风光电子JD-BP系列高压变频调速系统，以高可靠性、易操作、高性能为设计目的，满足顾客对于风机、泵类机械调速节能、改进生产工艺迫切需要。新风光电子JD-BP系列高压变频调速系统采用新型IGBT功率器件，全数字化微机控制，适配各种通用三相异步电机。具备如下特点：规 范参 数备 注1使用原则Q/SFD001-2型式及型号高-高形式，JD-BP37-16003供货商及产地山东新风光电子科技发展有限公司4安装地点室内5技术方案多级模块串联，交直交、高高方式6对电动机规定普通鼠笼式异步电机7额定输入电压/容许变化范畴6KV -20%+15%8系统输入电压6KV9系统输出电压06KV/6KV10逆变侧最高输出电压6KV11额定输入频率/容许变化范畴50Hz5%12系统输出频率0-80Hz可设定13对电网电压波动敏感性-20%+15%14输入侧功率因数0.95（20%负载）15变频器效率96%16控制方式载波移相控制17控制电源220VAC/50HZ，5kVA18UPS型式纯在线式2KVA掉电可维持30分钟19电网侧变换器型式及元件30脉冲，二极管三相全桥，20电机侧逆变器型式及元件IGBT 逆变桥 串连21电隔离某些与否采用光纤电缆采用安捷伦光纤连接22冷却方式强制风冷23原则控制连接硬连接或原则通讯24操作键盘彩色嵌入式人机界面25界面语言简体中文26盘前维护或盘后维护先后维护27防护级别IP31l 基本性能 变频器为高高构造，高压直接输出，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式； 系统一体化设计，涉及输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部连线，顾客只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可。整套系统在出厂迈进行整体测试； 30脉冲输入符合并优于IEEE5191992及GB/T1454993原则对电压失真和电流失真最严格规定； 在20100%负载变化状况内达到或超过0.95功率因数，并且电流谐波少，不必功率因数补偿/谐波抑制装置； 无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形，对电机没有特殊规定，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用。具备软起动功能，没有电机启动冲击引起电网电压下跌，可保证电机安全、长期运营； 变频装置输出波形不会引起电机谐振，转矩脉动不大于0.1%。可避免风机喘振现象。变频器有共振点频率跳跃功能； 变频装置对输出电缆无特殊规定，电机不会受到共模电压和dv/dt影响； 变频器可在输出不带电机状况下进行空载调试，也可在没有高压状况下用低压电进行空载调试； 控制系统采用全数字微机控制，有很强自诊断功能，能对所发生故障类型及故障位置提供中文批示，能在就地显示并远方报警，便于运营人员和检修人员能辨别和解决所浮现问题； 具备就地监控方式和远方监控方式。在就地监控方式下，通过变频器上触摸屏显示，可进行就地人工启动、停止变频器，可以调节转速、频率；就地控制窗口采用中文操作界面，功能设定、参数设定等均采用中文。卖方提供变频装置支撑软件为汉化最新正版软件； 变频器高压主回路与控制器之间为光纤连接，具备很高通信速率和抗干扰能力，安全性好； 转矩特性：050Hz恒转矩特性，额定转矩输出，转矩阶跃响应200ms。50Hz以上恒功率特性，最大转矩与转速成反比下降； 输出频率080Hz(依照电机状况可设定)； 变频器抗地震能力为7级，振动0.5G； 安装、设定、调试简便； 功率电路模块化设计，维护简朴； 完整故障监测电路、精准故障报警保护； 自带冷却风机，风机电源与控制电源分开取电，电源取自输入侧变压器； 具备双路控制电220VAC，一路为干式变压器低压侧220VAC,另一路为外部现场提供控制电源220VAC,在调试过程中，无需加高压电就可以检测输出波形正常与否，对现场安装调试人员及人员培训很以便，且大大提高了系统安全性。 内置PLC，易于变化控制逻辑关系，适应多变现场需要； 可灵活选取现场控制/远程控制； 可接受和输出05V/420mA工业原则信号； 可依照顾客需要内置PID调节器； 完整通用变频器参数设定功能； 优秀性能/价格比； 自备UPS，可维持30分钟； 瞬时掉电再启动功能； 飞车启动功能：在电机转动状态变频器可以接入，实现工频转变频（适应于风机类负载）； 中性点漂移功能：某单元有故障时可运用此功能将故障单元自动旁路并调节输出，使三相平衡。l 突出特点 采用高速DSP作为中央解决器，运算速度更快，让控制更精准。 飞车启动功能：可以辨认电机速度并在电机不断转状况下直接起动。 完整工频/变频自动互切技术：当前高压变频调速系统普通设立工频旁路切换柜，变频器发生故障时能使高压电机转至工频运营，旁路切换有手动旁路和自动旁路切换两种型式，手动旁路需人工操作，时间较长，适应于无备用装置或不重要运营工况，自动旁路可在变频器发生故障后直接自动转换至工频运营。我公司提供自动旁路切换柜，不但可实现变频故障状况下自动由变频转换至工频运营状态，还可实当前变频检修完毕后由工频瞬间转换至变频功能，整个转换过程不会对顾客设备运营导致任何影响。 旋转中再启动功能：运营过程中高压瞬时掉电三十秒钟内恢复，高压变频器不断机，高压恢复后变频自动运营到掉电前频率。 线电压自动均衡技术（星点漂移技术）：变频器某相有单元故障后，为了使线电压平衡，老式解决办法是将此外两相电压也降至与故障相相似电压，而线电压自动均衡技术通过调节相与相之间夹角，在相电压输出最大且不相等前提下保证最大线电压均衡输出。 单元直流电压检测：实时显示检测系统直流电压，从而实现输出电压优化控制，减少谐波含量，保证输出电压精度，提高系统控制性能，并保证运营维护人员实现对功率单元运营状况全面把握。 单元内电解电容因采用了公司专利技术（专利号ZL 2 017356.2 详见资质某些专利状况），可以将其使用寿命提高一倍。 运营过程中外部频率给定信号浮现故障（短路或开路），整机维持故障前运营频率不变，给出报警信号。 通过控制器可实现对各单元直流滤波电容寿命检测，实当前年检中对单元电解电容器进行检测，依照出厂时电解电容器特性比较与趋势，可得出对电解电容器寿命猜测，提前预知电解电容器与否可继续运营，避免由于电容器运营浮现非预期系统故障，并实现运营维护人员对功率单元设备状况及时把握。 散热构造设计合理，单元串联多重化并联构造，温升不不不大于15度。IGBT承受电压较低，可以有较宽过压范畴（1.15Ue），设备可靠性更高。 具备双路控制电，一路为干式变压器变压后来电源，一路为外部控制电源，这样在调试过程中，无需加入高压主电，就可以检测输出波形正常与否。对于在现场安装调试以及人员培训很以便，大大提高了安全性。 采用移相变压器及单元预充电技术，采用大功率电阻保护电路，保护电网及变压器安全。 具备突发相间短路保护功能。（报告编号：委检231） 限流功能：当变频器输出电流超过设定值，变频器将自动限制电流输出，避免变频器在加减速过程中或因负载突然变化而引起过流保护，最大限度减少停机次数。 故障自复位功能:当变频器由于负载突变导致单元或是整机过电流保护,自动复位,继续运营l 变频器外观。l 构造变频器功率单元为模块化设计，可以从机架上抽出，移动和更换，所有功率单元是完全一致，如果某一单元由于故障而不能正常工作，可以在容许设备退出时间用备用单元将其替代。即：在变频停机高压切断状况下，拔掉故障单元四根光纤；用扳手卸下故障单元R、S、T、U、V五根连线；拆下故障单元与轨道固定螺丝；将故障单元轻轻拿下，按拆卸相反顺序将备用单元装上并接好即可。更换一种单元时间只需5分钟。更换单元不须专用工具。逆变器侧采用高开关频率IGBT器件，保证良好输出波形。输入侧隔离变压器能保护电机不受共模电压影响。整个变频系统采用逼迫风冷，冷却系统可靠，平均无端障时间变频装置自身，每一套冷却装置拆装以便，满足变频装置安全可靠地运营。l 保护变压器进线接线端子足够大，便于与进线电缆连接。变压器柜内高压引线导体能满足发热容许值（65）变压器在各分接头位置时，能承受线端突发短路动、热稳定而不产生任何损伤、变形及紧固件松动。每个功率单元带两相输入熔断器保护。变频装置还具备如下保护功能： 过电压保护：检测每个功率模块直流母线电压，如果超过额定电压115%，则变频器保护。 过电流保护：电机额定电流150%，及时保护。 欠电压保护：检测每个功率模块直流母线电压，如果低于设定数值，则变频器保护。此保护事实上涉及了对电网电压负向波动保护。 过载保护：电机额定电流120%，每10分钟容许1分钟，超过则保护。此保护事实上涉及了对电网电压正向波动保护。 过热保护：涉及两重保护：在变频调速系统柜体内设立温度检测，当环境温度超过预先设立值时，发报警信号；此外，在重要发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，一旦超过极限温度（变压器130、功率器件80），则保护。2、高压变频调速系统原理风光高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式，为单元串联多电平拓扑构造，主体构造由多组功率模块串联而成，从而由各组低压叠加而产生需要高压输出，它对电网谐波污染小，输入谐波畸变不大于3%，直接满足IEEE519-1992谐波抑制原则，输入功率因数高，不必采用输入谐波滤波器和功率因数补偿装置；输出波形质量好，输出电压谐波畸变不大于2%，不存在谐波引起电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通异步电机，变频装置6KV输出，每个系统共有15个功率单元，每5个功率单元串连构成一相，其系统构造如下图，功率单元：每个功率单元分别由输入变压器一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间互相绝缘，二次绕组采用星形折边接法，实现多重化，以达到减少输入谐波电流目。每个功率单元构造上完全一致，可以互换，其电路构造图如下，系统为基本单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥， IGBT逆变桥控制方式为PWM控制，并且有自动单元旁路功能。功率单元内器件承受最高电压为单元内直流母线电压，可以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均压问题，并且功率单元中采用低压IGBT功率模块，驱动电路简朴，技术成熟可靠，器件工作在低压状态，不易发生故障。单元旁路功能：当某个功率模块发生故障时自动旁路运营，变频装置不断机，但需降额使用，即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路，如果某一单元发生故障，该单元输出端能自动通过软件控制IGBT旁路而整机可以降额工作，但不影响运营，每个功率单元完全同样，可以互换，这不但调试、维修以便，并且备份也十分经济。变压器柜：重要涉及为功率单元供电移相变压器，尚有输入侧电压、电流检测器件和电流互感器，以及温度检测器件温控器。详细原理见下图：功率柜：柜内重要对功率单元进行组合，通过每个单元U、V输出端子互相串接而成星型接法给电机供电，通过对每个单元PWM波形进行重组，得到非常好PWM波形，dv/dt小，可减少对电缆和电机绝缘损坏，不必输出滤波器就可以输出电缆长度很长，电机不需要降额使用，可直接用于旧设备改造；同步，电机谐波损耗大大减少，消除了由此引起机械振动，减小了轴承和叶轮机械应力。 风机：变频器功率柜顶上和变压器柜顶上配有冷却风机，数量依照功率级别拟定。变压器柜配备6台冷却风机，放置在干式变压器绕组底部，在变压器送电后依照变压器铁芯温度有温控仪设定后自动运营。柜体上还设立了温度显示系统。功率柜依照功率大小配备，具备世界领先技术，德国进口优质离心冷却风机。如需将热量直接排至室外，可增设风道。控制柜：控制器采用32位高速DSP芯片，精心设计算法可以保证电机达到最优运营性能。彩色嵌入式人机界面提供和谐全中文监控和操作界面，同步可以实现远程监控和网络化控制。控制器还涉及一台内置PLC，用于柜体内开关信号逻辑解决，以及与现场各种操作信号和状态信号(涉及DCS/RS485/Modbus)协调，并且可以依照顾客需要扩展控制开关量，增强了系统灵活性。控制器构造上采用箱体构造，各控制单元板采用FPGA、CPLD等大规模集成电路和表面焊接技术，系统具备极高可靠性。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，低压某些和高压某些完全可靠隔离，系统具备极高安全性，同步具备较好抗电磁干扰性能。采用温度控制模块可以随时监控高压变频器各个功率单元温度。控制器通讯原理如下图：控制电源：控制电源接受交流220VAC10% 5KVA输入，控制电源由顾客提供单相220V交流操作电源， 对外原则接口：整套变频控制装置，涉及控制柜、功率柜、变压器柜、旁路柜等所有部件及内部连线一体化设计，需方只须连接高压输入、高压输出、控制电源和控制线即可。高压变频器对外接口详细定义如下：l 高压变频器提供开关量变频器采用西门子S7-200系列PLC，原则数字量配备为24点入、16点出，并且可以依照顾客不同需求进行I/O点扩展及参数化设计。其某些输出定义为： 变频器就绪状态批示：表达变频器已待命，具备启动条件，1路，常开点，闭合有效。变频器运营/停机状态批示：表达变频器正在运营，各1路。变频运营状态批示为常开点，节点闭合时表达为变频器处在运营状态；变频停止状态为常闭点，节点闭合时表达变频器处在停止状态。变频器控制状态批示：外控控制状态为常开点，节点闭合表达变频器控制权为现场远程控制；本地控制状态为常闭点，节点闭合时表达变频器控制权为本地变频器控制，各1路。变频器报警批示：表达变频器产生报警信号。包括柜门非法打开、变压器超温、控制电源掉电、给定信号断线、单元故障等信息，1路，常开点，闭合有效。变频器故障批示：表达变频器发生重故障，及时关断输出切断高压。包括过压、过流、过载、短路等信息，1路，常开点，闭合有效。电机在工频旁路：表达电动机处在工频旁路状态，常开点，闭合有效。以上为变频器基本输出状态点。l 高压变频器提供应高压开关柜 高压开关紧急分断：即联跳高压开关节点，变频器浮现重故障时，自动分断高压开关，1路常开点，闭合有效；高压合闸容许：容许将高压开关合闸，1路常开点，闭合有效。以上所有数字量采用无源接点输出，定义为接点闭合时有效。除特别注明外，接点容量均为AC220V，3A。l 高压开关柜提供应高压变频器高压就绪：高压准备就绪，为高压开关提供1路常开点，闭合有效。l 高压变频器提供模仿量变频器可以提供2路420mA电流源输出，带负载能力均为250。分别为输出频率、输出电流信号。l DCS提供应高压变频器开关量启动指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器开始运营。停机指令：干接点，3秒脉冲闭合时有效，变频器正常停机。紧急停机指令：干接点，闭合保持有效，变频器紧急停机。l DCS提供应高压变频器模仿量变频器可提供1路420mA电流源输入，其输入可依照顾客不同规定进行定义，满足顾客多方面需求，可定义为给定频率、给定转速、压力反馈等。l 通讯合同 默认通讯合同为MODBUS通讯合同，通讯接口为RS485接口。若需要其她通讯合同，请注明。注：详细接口设计需要在订立技术合同阶段由双方商定,本方案提供接口仅供参照。高压变频器系统接口框图如下图所示： 注明：1、图中，表达该节点为必要接点，表达该节点可依照现场实际状况，为可选信号。 2、图中所列出节点为高压变频器所提供原则节点，顾客可以依照现场状况进行功能点对接。3、我方提供方案-主回路控制一拖一旁路柜 旁路柜一次回路图旁路柜中，共有3个高压隔离开关，为了保证不向变频器输出端反送电，K2与K3采用电磁互锁操动机构，实现电磁互锁。当K1、K2闭合，K3断开时，电机变频运营；当K1、K2断开，K3闭合时，电机工频运营，此时变频器从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。旁路柜必要与上级高压断路器DL连锁， DL合闸时，绝对不容许操作旁路隔离开关与变频输出隔离开关，以防止浮现拉弧现象，保证操作人员和设备安全。1. 故障分闸：将变频器“高压分断”信号与旁路柜“变频投入”信号串联后，并联于高压开关分闸回路。在变频投入状态下，当变频器浮现故障时，分断变频器高压输入；旁路投入状态下，变频器故障分闸无效。2. 保护：保持原有对电机保护及其整定值不变。监控界面：彩色嵌入式人机界面，它操作权限分级且能保证设备可靠运营，它提供和谐全中文操作界面。彩色嵌入式人机界面可以实现远程监控和网络化控制，并且顾客可以现场设定现实参数及控制逻辑，它控制界面见下：主界面：参数设立界面1：参数设立界面2：重要器件清单：JD-BP37-1600F（单台套）序号名 称规格及型号数量产地生产厂家备注1IGBT2MBI400U4H-17030只日本富士2电解电容10000UF-400V180只德国EPCOS两家分包10000UF-400V日本尼吉康3整流桥ZXQ200A1600V45只中华人民共和国无锡飞航4PLC216-2AD23-0XB81只德国德国西门子5数字量扩展模块223-1PH22-OXA81只德国德国西门子6UPSEA901S1只中华人民共和国易事特7风机R4D4503只德国德国Ebm8人机界面MT6070IH1只深圳威伦9干式变压器KVA/6KV1台北京北京新华都两家分包1台山东金乡四、施工安装方案1、机械安装1）环境规定为了变频器能长期稳定和可靠地运营，对变频器安装环境作如下规定：最低环境温度0，最高环境温度40，工作环境温度变化不不不大于5/h。如果环境温度超过容许值，考虑配备相应空调设备；本变频器原则产品安装高度要不大于海拔1000米。普通1000米如下可以不考虑这些因素，但在此高度以上时，每升高1000米，变频器需要降容10%。 针对高海拔特殊条件，风光高压变频器在设计时即考虑变频器裕量问题，并且加强变频器自身通风散热。特别需要提出是，针对高海拔，对高压变频器内置移相整流变压器也需要提出特殊设计规定，以保证整个系统可靠性。 环境湿度规定不大于95%（20），相对湿度变化率每小时不超过5%，避免凝露；不要将变频器安装在有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等空气污染环境里。2）设备外形尺寸及柜体安装高压变频调速系统总体外形尺寸详见下图：变频器远程控制预留接口JD-BP37-1600F， 变频器总尺寸为 725014002520 mm 含旁路柜外形示意图(仅供参照,以实物为准)基本示意图变频器安装在10#槽钢焊接底座上，通过点焊方式将其固定在安装槽钢上，槽钢需可靠接地，接地电阻不得不不大于4。为了保证操作、维护以便性和通风散热效果，变频器正面距墙距离不不大于1.5米，背面和顶部距墙距离不不大于1米。室内冷却方式：空调制冷，变频器发热依照运营工况而定，最大发热量为变频器额定功率4，如果长期运营频率低于40Hz,则发热量可按照变频器额定功率2进行估算；墙上安装排电扇；柜顶加风罩集中通风。所有柜体牢固安装于基座之上，并和厂房大地可靠连接。变压器接地端子PE也接至厂房大地。各柜体之间互相连接成为一种整体。安装过程中要防止变频器受到撞击和震动,所有柜体不得倒置,倾斜角度不得超过30。变压器与变频器功率柜分室放置，这样对于房间致冷量规定会减少，对于变频器可靠性有很大好处。也可以依照顾客规定并排安装，放在一种房间里，这样致冷量规定会大某些。2、电气安装电气安装重要涉及柜体到现场输入输出高压电缆、柜体之间连接线、柜体和现场控制及信号线配线。1)电源及电机线连接输入电源线连接到三相输入端子R、S、T；电机线连接到U、V、W，并注意相序关系；保证输入电压满足规定；保证电源线线径及耐压满足规定；保证输入侧高压开关已经采用了有效防雷办法；2）控制线连接控制柜连线重要涉及控制电源进线、远程控制接线、检测信号线、模仿量输入线、模仿量输出线、现场状态接线、开关量输出接线。如果顾客有特殊规定，可以依照顾客需求重新配备。3）电气安装注意事项输入和输出高压电缆必要通过严格耐压测试；输入和输出电缆必要分开配线，防止绝缘损坏导致危险；现场到变频器信号线，与强电电线分开布线，信号线必要采用绞线方式，最佳采用屏蔽线，屏蔽线一端可靠接地；要始终保证变频器柜体和厂房大地可靠连接，保证人员安全。设备进行电气安装时，规定接地电阻不不不大于3。测量变压器绝缘电阻及进行工频耐压实验之前，必要断开变压器和功率单元。五、变频调速系统保证可靠性办法和质量控制手段1、高压变频调速系统可靠性设计：元器件级采用了如下重要办法，以保证元器件级高可靠性。尽量选用高集成度大规模集成电路来实现各种分立元器件功能。减少元器件数量，为此大量使用了CPLD和FPGA在设计电路中。为提高系统温度适应能力，减少功耗，尽量采用低功耗CMOS元器件，这样既减少了整体功耗，提高了系统抗恶劣环境