“一拖六”高压变频器在空压机上的应用.pdf

第 2 6 卷第0 5期变频器世界2 0 2 3年0 5月“一拖六”高压变频器在空压机上的应用One Drag Six High-voltage Inverter in the Application of Air Compressor新风光电子科技股份有限公司阮敬稳（Ruan Jingwen）陈天雁（Chen Tianyan）徐保帅（XuBaoshuai）林凡堂（LinFantang）李照森（LiZhaosen）摘要：本文介绍了新风光电子科技股份有限公司生产的高压变频器采用”一拖六”技术在空压机上的应用情况。结果表明，”一拖六”变频器给用户带来较高的经济效益，提高现场稳定安全运行的保障以及实现成本控制。关键词：高压变频器；“一拖六”；空压机Abstract:This paper introduces the application ofOne-tow-six technology in air compressor for high voltage inverterproduced by xinfengguang Electronic Technology Co.,Ltd.The results show that theOne-tow-six”inverter brings higheconomic benefits to users,improves the guarantee of stable and safe operation on site and realizes cost control.Key words:High-voltage Inverter;“One-tow-six;Air Compressor【中图分类号】TN773【文献标识码】B【文章编号】156 1-0 330(2 0 2 3)0 5-0 0 8 3-0 41用户现场情况简介江苏某重工有限公司高压站是全厂的流程中枢，一旦空压机不能正常工作，将造成全厂停产，且会造成巨大经济损失。另外高压变频器须安装在环境相当恶劣，煤灰比较重、粉尘大的场合。因此要求高压调速系统具有极高的可靠性、稳定性、防护性。基于以上工作特点，变频器设计须满足如下主要技术条件：（1)高压变频器具有高可靠性、稳定性、防护性；(2)变频控制为“一拖六”系统，正常时，每台变频器即可启动一个空压机，也可以按照要求一次启动6 台空压机。当变频器运行出现故障时，可以通过高压切换柜实现两台变频器之间的互为备用，且任意一台变频器都可以启动现场的6 台空压机；（3）高压变频器启动过程要求平稳，启动力矩大；（4)变频调速系统由上级PLC进行协调控制，按设定程序（PLC给定运行），实现对风机电动机转速自动控制；（5）须满足后台电控系统的功能接口和监控要求。现场电机基本参数如表1所示。江苏某重工有限公司领导，经过多方比较，通过招标方式选择了新风光电子科技股份有限公司生产的高压变频器JD-BP38-1400FB6A型2 台，对该空压机设备进行节能技术改造，达到了预期目的。表1空压机参数行业负载类型重工空压机重工空压机重工空压机重工空压机重工空压机重工空压机2新风光JD-BP38-1400FB6A高压变频器基本参数根据现场情况，需要使用高压变频器实现空压机系统的软启动和调速运行，要求变频器具有重载启动、无扰切换等功能，并要求变频器具有高可靠性。该现场选用新风光电子科技股份有限公司生产的WWW.CA168.COM83额定电压101010101010额定电流额定功率74.1A1100kW74.1A1100kW74.1A1100kW74.1A1100kW71A1120kW40.5A630kW高压变频器HIGH-VOLTAGEINVERTERJD-BP38-1400FB6A高压变频器，对空压机传动系统进行控制。该系列高压变频器具有以下特点：（1）采用完美无谐波的单元串联多电平拓扑结构，具有较低的电网电流谐波，满足电网对电能质量的严格要求，输出线电压为37 电平，无需使用输出滤波器，可采用普通异步电动机；（2)采用无速度传感器矢量控制方式，启动力矩大，并有效避免由于负载波动导致的变频器过流故障；（3）配置转矩协调功能可实现对多电机驱动系统的转矩实时控制；（4）可配置2 倍以上电流过载能力，可满足大惯量系统的重载启动要求；（5）风光高压变频器对电网电压的适应范围宽（一65%115%U n），采用单元故障自动旁路、星点漂移技术、工频旁路、瞬时停电再启动功能、相间短路等多项完善的保护功能技术，提高了抗电网波动和负载扰动能力，大大提高产品在空压机应用现场的可靠性。新风光电子有限公司生产的JD-BP38-1400FB6A高压变频器（140 0 kW/10kV）技术参数如表2 所示。表2 JD-BP38-1400FB6A型高压变频器基本参数序号名称1型式及型号2技术方案3额定功率（kW）4输入电压（kV)5输出电压(kV)6输出电流（A)7输入频率（Hz)8控制方式9整流形式10逆变形式11冷却方式12过载能力13防护等级14操作键盘15界面语言84THEWORLDOFINVERTERS3控制方案现场采用两套新风光电子科技股份有限公司生产的JD-BP38-1400FB6A高压变频调速系统，额定电压10kV，额定电流10 1A，额定功率140 0 kW。根据用户要求，变频器控制系统兼有“一拖六”和一用一备控制。变频器控制方案主回路控制接线如图2 所示。现场用户要求，140 0 kW变频器设备可以按照用户需求进行启动现场空压机，启动后将相应空压机进行工频运行。当变频器运行出现故障时，可以通过隔离刀闸实现两台变频器之间的互为备用。控制过程现简要叙述如下：(1)控制电上电自检变频器上控制电，检测当前变频器是否无故障，无故障送出“高压允许合闸”信号。(2)高压上电信号送出至高压柜，存在此信号，高压柜可以正常上电。(3)选择电机上电完成后，准备选择电机，选择电机有两种方式。第一种可以在人机界面上进行设定运行电机编号，按照选择电机编号进行启动现场的电机。参数第二种为端子排输入选择，干接点输入为常通则认高-高方式JD-BP38-1400FB6A为选择当前电机，若信号无输入，或者两个选择信号同多电平串联，交-直交、电压源型、高时输入，则认为选择电机错误，此信号会在人机界面显高方式示，也会通过干接点信号远程送出。1400此外，无论何种模式选择，人机界面均会显示当前10选择电机的编号。010(4)接触器合闸电机选择完成之后，将执行接触器合闸操作，以101A1#变频器选择1#电机为例。4555判断当前的控制通道，人机界面控制依据人机界面多级正弦PWM控制、矢量控制的设置进行配置，DCS控制依据端子的输入信号进行配二极管全桥整流置，选择电机编号1#电机之后，首先判断中间隔离刀IGBT单相逆变QS3的状态，若是QS3处于闭合状态则默认进行控制2#变频器下的1#电机，若是隔离刀处于断开的状态则强制风冷默认控制为1#变频器下方的1#电机。130%1min，18 0%立即保护当检测到QS3断开时，变频器首先检测1#电机回IP31路的QS1、Q S2 刀闸是否处于闭合状态，1#变频器工触摸式标准操作面板频接触器KM6是否处于断开状态，变频器是否处于无简体中文故障、急停存在、工艺允许存在的正常状态，满足之后送出高压合闸允许信号，此时操作人员接收到此信号之第2 6 卷第0 5期变频器世界2 0 2 3年0 5月母线30内10F变频输入绝缘子母线THHHH3区办变胎入绝缘子HHTA3#工频输入绝缘子2#工频输入绝缘子1#工频输入绝缘子1#工频输入绝缘子2#工频输入绝缘子3#工频输入绝缘子功*元8KX*元T2T6M7KIB53丽丽12km13#三相输出接线端子2#三相输出接线端子1#三相输出接线端子1#三相输出接线端子2#三相输出接线端子3#三相输出接线端子?图2”一拖六”变频器一次系统图后进行合闸变频器的上级高压开关柜0 QF。0 Q F合闸完成给变频器高压就绪信号，变频器接收到高压就绪信号之后，再次判断外部条件，内部故障等逻辑是否满足，满足之后进行合闸KMl，延时50 0 ms合闸1#变频器1#电机输出接触器KM3，延时3.5S合闸KMO，接触器全部合闸之后，此时送出变频就绪信号，操作人员接收到变频就绪信号，此时具备开机条件。当检测到QS3闭合时，变频器将检测2#变频器下方的1#电机的主回路QS1、Q S2 刀闸是否闭合，2#变频器工频接触器KM6是否断开，变频器是否处于无故障、急停存在、工艺允许存在的正常状态，满足之后送出高压合闸允许信号，此时操作人员接收到此信号之后进行合闸变频器的上级高压开关柜0 QF。0 Q F合闸完成给变频器高压就绪信号，变频器接收到高压就绪信号之后，再次判断外部条件，内部故障等逻辑是否满足，满足之后进行合闸KMl，延时50 0 mS合闸。2#变频器1#电机输出接触器KM3，延时3.5S合闸KM0，接触器全部合闸之后，此时送出变频就绪信号，操作人员接收到变频就绪信号，此时具备开机条件。综上，选择电机主要是依据人为设定的编号和QS3的状态进行配置，当QS3断开时，依据设定编号进行控制当前变频器下方的电机，QS3闭合时，依据设定编号进行控制另一台变频器下方的电机。（5)变频器开机/转工频同样以1#变频器的1#电机为例：当现场接触到变频就绪信号之后，现场操作人员WWW.CA168.COM85高压变频器HIGH-VOLTAGEINVERTER可以进行开机操作，变频器开机运行，外部可自由设定变频器的转工频信号，接收到转工频信号之后，判断是否无故障，工频断路器的条件是否满足，满足后送出转工频允许指令，主控系统进行锁相操作，同时此时断开KMO接触器，准备进行转工频，等待检测电网的相位和变频器一致，KM4进行闭合，闭合完成之后变频器进行封波，封波后断开主回路中的KM1、K M 3接触器，变频器无扰转工频完成。当1#电机转工频完成，之后可以更改电机编号选择2#电机，重复（4）、（5）的操作，即可实现将所有的空压机进行工频运行的操作，实现一台变频器拖动6 台空压机运行。双台变频器双向控制，变频器实现备用，空压机实现备用。注：开停机信号可以在人机界面，端子排，上位机等方式实现远程开停机，频率设定，也可以通过端子排增加就地操作箱的操作模式，实现远程开停机，加减速等操作。当检测到当前运行电机回路时，会激活相应的变频器报警信息，保证变频器选择不同回路时存在不同的应对策略，报警信息完善。4采用高压变频器空压机进行驱动的效果变频器2 0 19年8 月调试完毕投入使用至今，没有发生故障停机，运行状态良好。空压机采用变频器后，具体来说，有以下好处：（1）技术性能。采用变频调速启动，启动时具有良好的静、动态性能，即使是在低速情况下也能随意调节电动机转矩，能以恒转矩启动电动机，启动电流可以限制在额定电流以下。变频器有电流反馈，也可采用恒流启动，即在启动过程中保持启动电流不变，直到电动机接近同步转速。从技术性能方面考虑，变频调速启动适用于较大启动转矩的负载，“一般是负载较重的场合，如往复式空压机、离心分离机、带负载的输送机、破碎机、螺旋式或如旋转式空压机、离心式风机、离心泵、空载启动的输送机及各种空载启动的设备。（2）经济性。采用智能软启动比变频器调速启动的投资费用高两倍甚至三倍。（3）稳定性。采用此种控制方式，可以有效的增强现场空压机的运行稳定性，防止由于设备故障原因导致现场的停机。综合以上技术性能和经济性，对于工矿企业能实际推广的此种”一拖六”的控制方式，既可以保证经济性还可以提高现场的运行的稳定性。5结束语空压机的驱动系统采用新风光电子科技股份有限公司生产的JD-BP38系列高压变频器后，保证了空压机的稳定运行，同时降低了能耗。并配合自动控制系统有效解决了空压机停机造成的停产情况。现场应用表明，利用技术先进、成熟可靠的高压变频调速系统拖动空压机，可大大提高空压机控制自动化程度，降低现场维护量，带来可观的效益，值得大力推广。参考文献：1新风光电子使用手册 Z