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玻璃钢屋顶风机_湖北三环高压变频器在葛州坝水泥厂风机高压变频
| 湖北三环高压变频器在葛州坝水泥厂风机高压变频改造中的应用 |
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| 一、前言 变频调速技术现已被应用于各行各业，我公司于2004年起开始将高压变频器应用于水泥行业的电机节能改造，至今已成功用于水泥厂窑尾排风机、高温风机、窑头EP风机、生料磨循环风机的节能改造，取得了很多成功的改造经验，并取得了明显的经济效益。2006年1～2月，我公司对葛州坝水泥厂3#、5#窑的窑尾高温风机及窑头EP风机成功进行了变频改造，下面对改造情况作一总结。 二、变频调速节电原理 异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率f来改变同步转速而实现调速的，在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小，效率高，是异步电动机的最为公道的调速方法。 由公式 n＝60f/p（1?s） 可以看出，若均匀地改变供电频率f，即可平滑地改变电动机的同步转速。异步电动机变频调速具有调速范围宽、平滑性较高、机械特性较硬的优点，目前变频调速已成为异步电动机最主要的调速方式，在很多领域都获得了广泛的应用。 变频调速具有如下明显的优点： （1）由设备设计余量而导致“大马拉小车”现象，因电机定速旋转不可调节，这样运行自然浪费很大，而变频调节彻底解决了这一题目； （2）由负载档板或阀门调节导致的大量节流损失，在变频后不再存在； （3）某些工况负载需频繁调节，而档板调节线性太差，跟不上工况变化速度，故能耗很高，而变频调节响应极快，基本与工况变化同步； （4）异步电动机功率因数由变频前的0.85左右进步到变频后的0.95以上； （5）可实现零转速启动，无启动冲击电流，从而降低了启动负载，减轻了冲击扭振。 （6）高压变频器本身损耗极小，整机效率在97％以上。 对离心式风机而言，流体力学有以下原理：输出风量Q与转速n成正比；输出压力H与转速n2正比；输出轴功率P与转速n3正比；即： Q1/Q2＝n1/n2 H1/H2＝（n1/n2）2 P1/P2＝（n1/n2）3 当风机风量需要改变时，如调节风门的开度，则会使大量电能白白消耗在阀门及管路系统阻力上。如采用变频调速调节风量，可使轴功率随流量的减小大幅度下降。变频调速时，当风机低于额定转速时，理论节电为 E=〔1-（ n′/n）3〕×P×T （kWh） 式中： n－额定转速 n′?? 实际转速 P??额定转速时电机功率 T??工作时间 可见，通过变频对风机进行改造，不但节能而且大大进步了设备运行性能。以上公式为变频节能提供了充分的理论依据。 三、窑尾高温风机系统简介 葛州坝水泥厂生产线为干法悬窑，其窑烧成系统流程简图如图1所示。
 高压变频典型应用实例
 图2 变频器连接图
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| 变频器在电厂风机上节能的应用 |
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| 一、序言 交流异步电机转速与电源的频率f成正比(n转速=(1-S转差率)×60×f频率/p极对数),改变定子供电频率就改变了电动机的转速,从而改变了电动机的输入功率。变频调速装置是将电网50Hz的交流电,变成频率可调的交流电去驱动交流电动机实现调速的。其特点是效率高,没有因调速带来的附加转差损耗,调速的范围大、精度高、无级调速,大量节约电能,以及其能方便实现与自动化控制系统(如DCS系统等)间的通讯,使其在各领域得到广泛的应用。 原电动机电源直接作为变频器输入电源,再通过变频器输出连接到电机。为充分保证系统的可靠性,变频器同时加装了工频旁路装置,变频器异常时退出运行,电机由变频切换到工频状态运行。旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成。在变频运行时,QS1和QS2合闸,QS3断开。工频运行时,QS3合闸,QS1和QS2断开。QS2和QS3为机械互锁不能同时合闸。 变频调速控制系统接入DCS系统,可在DCS系统中对电动机启、停、转速调整控制。装置还提供报警指示、故障指示、待机状态、运行状态、旁路状态、高压合闸允许、高压紧急分断等保护信息以及转速给定值和风机实际转速值等必要指示,方便操作人员进行操作控制。 安装后,进行了一系列的动态试验,如变频器50Hz满载运行试验、电机风机系统临界振动实验、母线电压波动试验、连续快速增减负荷试验等,均达到要求,设备运行至今一切正常。 (一)节能效益巨大 改造以前,3台风机工频电流在150A左右,通过改造后,在相同负荷情况下,风机变频运行下电流在95A左右,减少55A,节约36.6%,年节约能力270(年运行天数)×24(小时)×(1000+710+450)(电机总功率)×0.366=512.3万kWh,考虑装置自耗电及室内冷却空调用电8.4万kWh,总体节能503.9万kWh,节电率达到36%,节约金额201.56万元,经济效益相当显著,即用不到2年的时间就可以收回总投资费用。 (二)改善设备启动特性,延长设备的使用寿命,提高设备运行可靠性 电动机直接起动所产生的电流冲击和转矩冲击会给供电系统和拖动系统带来不利影响,故对于容量较大的异步电动机一般都要采用软起动方案。以往常用降压起动,但在降压起动过程中,因没有改变电源频率,过大的转差率的存在,也不可避免地会出现较大的过电流。对于重载起动的设备,当采用变频按电压/频率比例控制方法软起动的方案,即用变频器带动电机从零速开始起动,逐渐升压升速,直至达到其额定转速,则不会产生过电流,并且可提供等于额定转矩的起动力矩,从而改善启动特性。本变频调速系统输入侧为移相变压器提供的42整流脉冲,多级移相叠加整流可以大大改善电网侧的电流波形,使其负载下的网侧功率因数接近1,提高了设备使用率。输出侧对每个单元的PWM波形进行重组,可得到正弦度较好的波形,减少对电缆和电机的绝缘损坏,无须输出滤波器就可以使输出电缆很长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造,同时电机谐波损耗大大减小,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶片的机械应力。延长了设备使用寿命,减少故障率,也就提高了运行可靠性。 |
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收录时间:2011年01月02日 08:35:53 来源:北极星电力网 作者: |
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三?科陆CL2700系列高压变频调速系统技术上风
1?高效率、无污染、高功率因数
CL2700系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压移相变压器，二次侧绕组中流过的电流在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波＜2％，电机侧输出电压谐波＜1,玻璃钢屋顶风机.5％（即使在40Hz时，仍然＜2％），成套装置的效率＞97％，功率因数＞0.96。完全满足了IEEE 519－1992对电压、电流谐波含量的要求。
另外，通过采用自主开发的专用PWM控制方法，比同类的其它方法还可进一步降低输出电压谐波1～2％
2?先进的故障单元旁路运行（专业核心技术）
为了进步系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压余量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元出现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投进运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三相线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响。这种控制方法处于国际先进，国内领先的水平，它将大大进步系统的可靠性和运行的稳定性。
3?高性能的控制技术
CL2700系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工况参数的实际变化，自动调整加、减速时间，在不超过最大答应电流的情况下，快速达到设定转速；同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行就可直接实现电动机的启动、加速、减速或停车操纵。
CL2700系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。
4?高可靠性
控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置有UPS，即使两路电源都出现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发出报警，并记录故障时的所有状态参数。
采用高速光纤通讯，可有效避免电磁干扰。
当单元故障数目超过设定值时，系统可自动切换到工频运行。
整流变压器有完善的温度监控功能。
独特设计的功率柜风道，主要发热元器件都靠近或处于风道中，散热效果好，保证了系统的过载能力。
抗电网电压波动能力强，当电网电压在-15％～+15％范围内波动时，系统可以正常工作；对于功率单元，在电压-25％～+20％范围内变化时，都可正常工作。
5?其它特点
故障自诊断能力强，监测系统中所有主要参数及接口信号。
10.4英寸液晶触摸屏人机界面，操纵简单，友好，显示内容丰富。
接口丰富，可与多种自动化设备和系统接口，满足各种现场不同需要，特殊接口可以定制。
具有本地和远程操纵功能，，可以通过DCS远程实现监控功能；
维修简单，所有单元可以互换，备件少。
张传卫当过兵、从过政。1993年他辞职“下海”，拿出自己积攒的工资，东拼西凑了12000元组建中山市明阳电器有限公司，主营产品是配电箱。到1995年，这个小打小闹的公司利润已有50万元。不同于许多民营企业家小富即安的心态，张传卫始终怀着一个更大的梦想，50万元利润全部被投入开发新产品。 凭着技术创新，势单力薄的小企业居然把单个优势产品的市场占有率做到了全国第一。1998年，积累了几百万元的利润后，他再次把所有资金用于产业升级：买地建新厂房，同时开发具有国际水平的高压开关柜，产品再次升级，成为国内第一个开发出中置式真空开关柜产品的企业。 2000年，全国3000多家开关柜企业还在激烈厮杀，张传卫再次调整航向，转做高压变频调速装置(即高压变频器)。这是一款节能产品，能对高压电动机进行调速节能。当时电力还不紧张，很多地方政府还在鼓励用电。张传卫对电力的稀缺性做出前瞻性的判断，在电力过剩时期开始着手研发开发节能设备，以产学研的方式持续投入研发费用7000多万元。 “他不是图钱，就是想把事情做成。从没想过拿钱来享受，该吃什么还是吃什么。”追随张传卫十多年同事这样评价张传卫。 押注风能 这一轮产业升级，使明阳完成了从输变电设备到大型节能和电力电子装备核心技术的第一步转型。五年间，明阳成为全国高压变频调速的领军企业，已经掌握了风力发电控制系统的核心技术。 2005年，新政策规定风电设备的国产化水平要达到70%，而当时外资风机制造企业在中国的市场份额超过七成。面对隐藏的产业机遇，张传卫认为，既然明阳已经在这个领域积累了核心技术和人才储备，为什么不自己做?“对我们来讲，这是能介入大产业的唯一机会，火电进不去了，核电需要门槛，水电也很饱和了，我们能进入大电力的切入点就在风电，梦想就在这里。这是历史性机遇，一定要冲进去。我们都是40多岁的人了，如果在我们人生中能够干成一件了不起的事情，就是这一次机会了。如果用5年时间打造一个百亿产值的企业出来，到五六十岁还能做个千亿的。如果在50岁还没做出百亿，这一生也就如此了。” 从2005年6月开始，明阳正式进军风电。虽然有电控系统生产的基础，但风机核心技术仍处于空白。在高端制造业，国内过去通常的做法是委托开发，以市场换技术。 与一家德国风机设计公司商谈了委托开发8个多月后，张传卫突然在签约的前3天改变想法。“我们买得来技术和许可权，但永远买不来关键技术和研发能力。我们有核心的控制技术，还有中国的气象资料和风资源资料，在中国电力行业有独特的客户资源，为什么不可以联合研发呢?我不想借鸡下蛋，而是要结婚，生出中国的孩子，姓中国的姓。” 确定了联合研发模式之后，推出第一批符合中国风资源环境的定制化产品、具有自主知识产权的大型风机陆续面世。从合同签订到第一台整机投入商业运行小批量生产仅用了15个月，比德方最初预计的3年大大缩短了一半以上。 “这是了不起的，比国内的产学研更上一个台阶。”张传卫总结道。 2006年6月，广东明阳风电技术有限公司正式成立，主营兆瓦级风力发电机组、风电工程技术及风力发电相关技术咨询、技术进出口业务。 第一批风机产品才刚刚下线，张传卫马不停蹄地去美国找市场、找资本，坐飞机时睡不着，在航班的便签条上，他雄心壮志地写下明阳风电第一个五年目标：“百亿产值、成功国内前三的上市公司，进入全球前十”。当时，公司的规模只有300人，连厂房闷热 风机的用地还没有买下来。第一笔风电设备的订单才刚刚生产下线。“在总裁办的会议上说起这个目标，同事们都说老板疯了。”张传卫笑着回忆道。 资本的宠儿 五年后，疯狂的目标全部成为现实，成功的资本化运作在其中起了四两拨千斤的作用。 当时股权融资的概念在国内还未流行，张传卫是第一批吃螃蟹的民营企业家，先后见了150多家国际投资者，包括高盛、美林、淡马锡等国际知名投行。 一开始，“只要是有钱人都见”。后来，明阳在投资界里名气渐涨,PVC水帘好，“找钱”变成了“选钱”――有钱已经不足以打动张传卫，还要看投资者能否带来市场和资源、人才、技术等附加值。比如后来国开行通过深圳创新投对明阳直投，带来国家政策支持;工银国际的投资，带来金融支持;美林的投资，还引进了印度的投资商。张传卫笑称，好多投资者不仅带着嫁妆，还把姐姐妹妹也带来了。 一些投资者在决定投资之前专门来中山看过明阳的工厂，认为项目有前景，就是工厂规模太小了。“投多了会把股权占的太多了，投少了又办不成事。” 张传卫却认为这并不是问题：“我给你画个蛋糕，告诉你这个蛋糕值多少钱，你买多少，就是议价嘛。这样既能多融钱，股权也没被吞掉。” 他不急不缓地为当时只有3000万资产的明阳风电画了一个大蛋糕：“到明年底，明阳就可以达到10个亿以上产值，1个亿的利润。按6倍的PE值并不高，我要10倍你也得给我。但因为风机刚下线，有风险，所以才降到6倍。” 在6亿估值的时候，美林作为第一批投资者进入。随着第一批风机下线运行，明阳的估值一路看涨。“后来手上拿到十几亿的订单，明年只要一交付就有利润了，我当然要提价了。”国开行在3个月后进入时，估值已经飙升到12亿。 到今天，张传卫仍为IDG的“投资失误”而惋惜。当张传卫提出6亿估值的时候，IDG的投资人杨飞认为估值最多只值3亿。一年后，明阳风电市值已达30亿，张传卫曾对IDG的投资人讲：“当时你如果6亿入手，到现在已经有5倍收益了。现在30亿还进不来。” 到2007年底，明阳募集的资金已经超过2.7亿。据业界传言，在2008年4月至8月期间，与张传卫吃一顿饭的机会被两家机构私下炒到100万元的天价，堪比巴菲特之宴。风投机构对明阳投资的竞争激烈程度可见一斑。 股权融资模式获得认可后，明阳在国内加速圈地布局，延伸产业链，用2年时间打造了天津、吉林、江苏、内蒙、广东的5大生产制造和服务基地，几乎没进行资本性支出，形成了轻资产的产能扩张。“像天津滨海新区600亩地，建成10多万平米的厂房的明阳工业园区，我们没有出一分钱，上市完以后才谈的回购。这就是没钱能做的事。” 2010年10月，明阳风电在纽交所上市，募集资金3.5亿美元，创下2010年中国公司赴美IPO募集资金之最。上市钟声敲响后，曾到中山考察的意大利索法芙董事长激动地上前与张传卫拥抱。这位70多岁的老先生百感交集，他曾经预感到这个民营企业会成功，但不曾料想，当年名不见经传的小工厂会以如此惊人的速度野蛮生长。 商业模式再升级 2010年底，明阳集团产值已达113亿。踏上百亿台阶后，明阳又开始了新的转型。张传卫告诉记者，明阳的下一个五年计划是进行商业模式的创新，从风电制造商转型为风电行业整体解决方案提供商。预计3年之后，技术服务的产值占比将大于风电设备制造。 他认为，从生产型制造业到服务性制造业是一个很重要的创新，高端制造业不仅仅是制造，最重要的还是服务。要转型为服务型制造才能形成新的盈利模式，也就是在产业链的上下游与金融服务与技术服务和运营结合起来，形成矩阵的商业模式。 明阳风电在国内首推风电业融资租赁和经营性租赁，张传卫希望能够达到这样的效果：投资风电产业的人不需要想太多的事，没钱我都可以帮你找到钱，并且提供整体解决方案，包括提供金融解决方案，提供风电开发的风场，提供技术、产品和工程服务。过去和客户单纯的买卖关系变成了战略合作关系。 日前，明阳风电宣布与江西省赣州市人民政府签订风资源与稀土资源项目战略合作协议，意味着明阳风电获得了在赣州的稀土资源优先配置权和在赣州市独家开发风场的权利，高端产业链整合向上游延伸。 “上游有高端产业链，下游有服务模式，中游有整机制造，形成一个全产业链的结构，竞争力就在这里。以核心技术、定制化的产品和多元化的服务模式形成整体解决方案。服务将会是利润的高增长点。”张传卫这样总结道。 对话创业难，二次创业更难 中概股受挫其实是机会 赢周刊：当年写在便签条上的规划已经成为现实，您认为自己已经成功了吗? 张传卫：我认为我还不算成功，只是向着我们既定的方向做事，第一步已经走出来了。现在越走越难，几亿到一百亿是一个跳跃，但是到一百亿以后，是个大企业、国际公众公司以后，是一个更大的舞台。再上一千亿，对人的视野、思维和文化都要求不一样了。我们现在开的是大船，如果驾驭的是一个帆船是很简单的，翻了也淹不死人。但是大船是有吃水深度的，驾驭的难度增大了，遇到的困难也将更多。 赢周刊：明阳风电是纽交所的上市公司，您如何看待中国概念股最近在美股市场遭遇的信任危机? 张传卫：其实这是一个机会。确实，中国企业到美国上市的时候还没完全准备好，包括内控体系、公众公司的运营机制是否适合美国资本市场的要求，因此出了一些问题。但是机遇在于，真正好的公司在一个成熟的、市场化的资本市场里，是不会被淹没的。最近几天，公司股价都在持续回升，我跟投资者讲，你泼洗澡水不能把盆里的孩子也泼了，尽管中国企业有一些问题，但作为一个成熟的资本市场，排斥一个国家的上市公众公司，这是不合适的。没有中国企业的美国市场还算得上国际化吗? 赢周刊：尽管如此，明阳的股价也因此受到波及。 张传卫：资本市场有它的运营规则，有不能正确地反映公司的运营基本面、不能体现公司价值的时候，价格和价值有背离的时候，但因为美国的资本市场是健全的、理性的资本市场，两者通常会重合，最终还是会回归理性。 不进入前五已没有机会 赢周刊：业内有一种说法，认为目前中国的风电产能已经过剩，您怎么看待这种说法? 张传卫：说这些话是不够科学、严谨的，产能过剩，是指技术已经落后了的产品还在生产。现在发改委还在鼓励创新、支持产能发展，我们的兆瓦机才刚刚下线，产业链还没有国产化，海上风机也还没有出来，怎能说过剩呢? 就好像汽车一样，如果现在还生产老夏利、老桑塔纳肯定是过剩的，但新的、好的型号的汽车也在脱销。我们缺的是高端的、终端的、真正能够适应国内发展需要的风电。风电仍是战略性新兴产业，在信息充分流动的情况下，什么样的说法都会有。但有一点是毋庸置疑的，这个行业在快速发展。 赢周刊：不久前国家取消了“风电制造业专项资金”补贴，对中小型的风电企业会产生什么影响? 张传卫：这个补贴是很少的，我们拿了一点都没在意。对于刚起步的企业来说，现在已经没机会了，甚至可以说，现在没有进入前五，甚至没有上市的公司已经没有机会了。因为这个市场的订单已经高度集中化、风机大型化。很多高端产业都是如此，开始一哄而上，做到最后，80%的份额被前三四家占有。所有产业都是这样，一开始混战，然后洗牌，资源重组，最后高度集中。 中山仍是产业链的关键点 赢周刊：明阳风电在今年1月正式签约中山基地项目，该项目投资超过70多亿元，中山基地在阳明风电的整个产业链里扮演什么角色? 张传卫：中山基地项目将系统建成6大生产基地，形成涵盖1.5兆瓦到6兆瓦风机整机及叶片、风光储一体化、碳纤维、储能电池、风机控制系统、集团总部和国家重点实验室、检测中心等子项目的国际知名大功率风机生产基地。是“高端产业链”上游的环节，是整个产业集群建设的关键点。 赢周刊：为什么会再次选择中山? 张传卫：明阳的总部在这里，在广东已经得到了市委市政府高度的支持。另外，我们能够把一个小企业做到这么大，中山还是有与别的地区不同的文化，有独特的产业氛围和人文氛围。在交通、信息和资源聚集方面，中山还是有独特的区位优势。我们布局全国，但是广东的地位不能取代，会一直根植中山。 |
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