淺談10 kV大功率增壓風(fēng)機(jī)的幾種一次配電方案

相廣順 趙群潤(rùn) 趙劉軍

摘 要：在冶金行業(yè)、電力行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，大功率增壓風(fēng)機(jī)是最常見(jiàn)也是最重要的設(shè)備。為了保證正常生產(chǎn)，不出現(xiàn)因大功率增壓風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的停機(jī)狀況，企業(yè)通常在配電方案上都會(huì)考慮選擇一用一備或者二拖二，這樣既能保證生產(chǎn)，又能在一次投資費(fèi)用上為企業(yè)節(jié)約成本。現(xiàn)結(jié)合冶金行業(yè)的實(shí)際工程案例，介紹幾種不同大功率增壓風(fēng)機(jī)的配電方案，希望可以為相關(guān)行業(yè)同仁提供借鑒思路，滿足實(shí)際方案需求。

關(guān)鍵詞：大功率增壓風(fēng)機(jī);一用一備;二拖二;配電方案

0? ? 引言

大功率增壓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)通常會(huì)采用降壓方式，這就涉及目前行業(yè)中常用的三類電氣設(shè)備：固態(tài)軟啟動(dòng)器、液阻軟啟動(dòng)器、高壓變頻器，這三種設(shè)備都能對(duì)高壓電機(jī)進(jìn)行啟停及保護(hù)。在大功率增壓風(fēng)機(jī)的配電方案中，這三種電氣設(shè)備也是最常用的，因此有必要先對(duì)它們的工作原理做個(gè)大概了解，以便選擇配電方案時(shí)綜合考慮。

1? ? 常用電氣設(shè)備原理簡(jiǎn)述

1.1? ? 固態(tài)軟啟動(dòng)器

采用DSP（數(shù)字信號(hào)處理）控制技術(shù)、電力電子技術(shù)及多只可控硅串并聯(lián)技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全面控制和綜合保護(hù)，通過(guò)設(shè)置啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)電流、啟動(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間等參數(shù)來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通角，使得電機(jī)平滑啟動(dòng)，直到晶閘管全導(dǎo)通，電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。

1.2? ? 液阻軟啟動(dòng)器

靠溶解在水中的電解質(zhì)（NaHCO3）離子導(dǎo)電，電解質(zhì)充滿于兩個(gè)平面極板之間，構(gòu)成一個(gè)電容狀的導(dǎo)電體。水電阻串入電機(jī)定子回路以后，可通過(guò)調(diào)節(jié)極板之間的距離來(lái)調(diào)節(jié)水電阻的阻值，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速：阻值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越慢;阻值越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，當(dāng)阻值為零時(shí)，電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。液阻軟啟動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S，其不僅能達(dá)到調(diào)速目的，還能增加電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩，減小啟動(dòng)電流。

1.3? ? 高壓變頻器

高壓變頻器（本文所述變頻器為交流-直流-交流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）由變壓器柜、功率單元柜、控制柜、旁路柜（選配）組成。三相高壓電經(jīng)過(guò)高壓開關(guān)柜送至變頻器進(jìn)線銅排處，然后通過(guò)變壓器柜的移相變壓器進(jìn)行降壓和移相處理，為功率單元柜中的功率單元供電;控制柜中的主控制單元通過(guò)光纖實(shí)時(shí)對(duì)功率單元柜中的每一個(gè)功率單元進(jìn)行整流、逆變控制、檢測(cè)?？蛻艨筛鶕?jù)實(shí)際需要通過(guò)控制柜上的操作界面或者遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（PLC/DCS）給定變頻器的頻率，控制柜中的主控制單元即可把控制信號(hào)發(fā)送到功率單元柜中的功率單元，從而進(jìn)行相應(yīng)的整流與逆變調(diào)整，使得變頻器輸出的電壓等級(jí)滿足負(fù)荷需求。

2? ? 案例概況

2.1? ? 河北唐山某鋼廠球團(tuán)廠脫硫脫硝工程

案例概況：球團(tuán)廠有兩條球團(tuán)生產(chǎn)線，配電方案一致，每條球團(tuán)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)煙氣量2 160 000 Nm3/h，經(jīng)過(guò)兩個(gè)脫硫脫硝系統(tǒng)后匯至一個(gè)煙囪排放。每個(gè)脫硫脫硝系統(tǒng)都配置一臺(tái)功率為5 000 kW的增壓風(fēng)機(jī)，具體的配電一次系統(tǒng)圖如圖1所示。

從圖1可知，球團(tuán)焙燒機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)的1#a增壓風(fēng)機(jī)使用變頻器1A來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)行，高壓AH1105柜與DL1101柜處于合閘狀態(tài);同理，脫硫脫硝系統(tǒng)的1#b增壓風(fēng)機(jī)使用變頻器1B來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)行，高壓AH1205柜與DL1201柜處于合閘狀態(tài)。

當(dāng)變頻器1A發(fā)生故障，故障信號(hào)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)停機(jī)聯(lián)鎖，將高壓AH1105柜與DL1101柜分閘。為了在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)球團(tuán)焙燒機(jī)的生產(chǎn)，就要使用變頻器1B來(lái)啟動(dòng)1#a增壓風(fēng)機(jī)，此時(shí)，1#b增壓風(fēng)機(jī)必須先切換到工頻運(yùn)行，在保證脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，將變頻器1B頻率升至50 Hz，然后中控遠(yuǎn)程合閘高壓AH1204柜，同時(shí)瞬間分閘高壓AH1205柜與DL1201柜;等待變頻器1B允許送高壓電信號(hào)至中控系統(tǒng)，然后合閘高壓AH1106柜與DL1202柜，最后按照正常的啟機(jī)操作啟動(dòng)1#a增壓風(fēng)機(jī)。

當(dāng)變頻器1B發(fā)生故障，故障信號(hào)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)停機(jī)聯(lián)鎖，將高壓AH1205柜與DL1201柜分閘。為了在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)球團(tuán)焙燒機(jī)的生產(chǎn)，就要使用變頻器1A來(lái)啟動(dòng)1#b增壓風(fēng)機(jī)。此時(shí)，1#a增壓風(fēng)機(jī)必須先切換到工頻運(yùn)行，在保證脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，將變頻器1A頻率升至50 Hz，然后中控遠(yuǎn)程合閘高壓AH1104柜，同時(shí)瞬間分閘高壓AH1105柜與DL1101柜;等待變頻器1A允許送高壓電信號(hào)至中控系統(tǒng)，然后合閘高壓AH1206柜與DL1102柜，最后按照正常的啟機(jī)操作啟動(dòng)1#b增壓風(fēng)機(jī)。

2.2? ? 河北滄州某鋼廠燒結(jié)廠脫硫脫硝工程

案例概況：燒結(jié)廠有兩臺(tái)240 m2新建燒結(jié)機(jī)，需配套設(shè)計(jì)兩套一樣的脫硫脫硝系統(tǒng)，每套脫硫脫硝系統(tǒng)配置一臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，功率為4 500 kW，合計(jì)兩臺(tái)。甲方要求使用二拖二互為備用方案，我司與甲方經(jīng)過(guò)協(xié)商，綜合考慮之后確定的配電一次系統(tǒng)圖如圖2所示。

由圖2可知，燒結(jié)廠燒結(jié)機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)，每條脫硫脫硝系統(tǒng)的增壓風(fēng)機(jī)都是由其相對(duì)應(yīng)的固態(tài)軟啟動(dòng)器來(lái)完成啟動(dòng)運(yùn)行。

1#固態(tài)軟啟啟動(dòng)1#增壓風(fēng)機(jī)的具體操作過(guò)程：高壓隔離柜Q1與Q2隔離刀處于斷開狀態(tài)，Q11隔離刀與Q12隔離刀合閘，中控系統(tǒng)在收到1#固態(tài)軟啟柜的允許送高壓電信號(hào)后遠(yuǎn)程合閘斷路器QF11，然后高壓真空接觸器KM12與KM13瞬間合閘，固態(tài)軟啟按照已設(shè)置好的參數(shù)啟動(dòng)1#增壓風(fēng)機(jī)。當(dāng)1#增壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，高壓真空接觸器KM11合閘，同時(shí)瞬間分閘高壓真空接觸器KM12與KM13，此時(shí)，1#增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完成，然后根據(jù)脫硫脫硝系統(tǒng)的工藝參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉開度，使得脫硫脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2#固態(tài)軟啟啟動(dòng)2#增壓風(fēng)機(jī)的具體操作過(guò)程：高壓隔離柜Q1與Q2隔離刀處于斷開狀態(tài)，Q21隔離刀與Q22隔離刀合閘，中控系統(tǒng)在收到2#固態(tài)軟啟柜的允許送高壓電信號(hào)后遠(yuǎn)程合閘斷路器QF21，然后高壓真空接觸器KM22與KM23瞬間合閘，固態(tài)軟啟按照已設(shè)置好的參數(shù)啟動(dòng)2#增壓風(fēng)機(jī)。當(dāng)2#增壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，高壓真空接觸器KM21合閘，同時(shí)瞬間分閘高壓真空接觸器KM22與KM23，此時(shí)，2#增壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完成，然后根據(jù)脫硫脫硝系統(tǒng)的工藝參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉開度，使得脫硫脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。