摘  要：本文介紹了英威騰GD5000高壓變頻器在晉煤集團旗下企業(yè)上的應用，并結合項目的具體情況，闡述了項目建設期間遇到的問題和相應的解決方案，同時對高壓變頻器的節(jié)能效果進行了分析。

關鍵詞： 英威騰  高壓變頻器  風機  節(jié)能

Abstract: This article introduces the applications of the invt GD5000 high-voltage inverter in the JinMei Group subsidiary enterprise.Combined with the specific circumstances of the project , details the problem encountered during the project construction and the appropriate solutions ,at the same time, the Energy-saving effect of high-voltage inverter are analyzesed.

Keywords： invt  high-voltage inverter  fan  energy-saving

1.引言

風機，水泵作為工業(yè)企業(yè)中的重要輔助設備，功率大，能耗高，在整個企業(yè)的能源消耗中占有相當大的比例。目前，隨著能源供應日趨緊張，環(huán)境破壞日趨嚴重，節(jié)能減排已成為我國的基本國策，各企業(yè)必須通過各種途徑降低能耗，改善工藝，以獲得最佳的經(jīng)濟效益和最高的勞動生產(chǎn)率，因此高壓變頻器進行節(jié)能改造對于工業(yè)企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品競爭力有著尤為重要的意義。

2.項目概況

    晉煤集團是全中國最大的煤化工企業(yè)集團，2013年位列世界企業(yè)500強第435位，中國企業(yè)500強第79位，中國企業(yè)效益200佳第132位，實現(xiàn)營業(yè)收入2000億元以上。作為晉煤集團旗下的一個全資子公司，河南晉煤天慶煤化工有限責任公司是河南省煤化行業(yè)重點發(fā)展企業(yè)之一，公司主營業(yè)務為液氮、尿素、煤制燃氣等化肥化工產(chǎn)品。

2013年該企業(yè)投建一套現(xiàn)代化尿素生產(chǎn)裝置，新建項目中裝配了4組鍋爐系統(tǒng)，其中2組用來發(fā)電，另外2組產(chǎn)生蒸汽作為尿素生產(chǎn)的原料，每組鍋爐均配置2臺引風機，共8臺，電機容量為10kV/800kW，鍋爐給水泵電機容量為10kV/1600kW。為了響應國家節(jié)能減排的號召，提高企業(yè)核心競爭力，該公司經(jīng)多方實地考察調研，最終選擇了我司GD5000高壓變頻器進行項目建設。

3.方案分析

眾所周知，在鍋爐系統(tǒng)中，引風機和給水泵是非常關鍵的輔助設備，運行過程中稍有問題就會引起鍋爐系統(tǒng)無法正常工作，影響生產(chǎn)，嚴重時可能造成鍋爐等相關設備嚴重損壞,給企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)濟損失，而且煤化工企業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性較強，除了檢修期間，一般不允許停機，因此,對高壓變頻器的性能有較高的要求。

為了保證產(chǎn)品質量，我司產(chǎn)品的核心器件（如：直流母線電容，IGBT，ARM，DSP，F(xiàn)PGA等）均采用了國外知名品牌，為了進一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，經(jīng)過與客戶技術人員多次溝通，現(xiàn)場每臺變頻器采用一拖一手動旁路柜方案，以做工頻備用，而且變頻系統(tǒng)通過硬連接的方式與用戶DCS進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了設備集中化管理與監(jiān)控。變頻器選型如下表所示：

由于變頻器數(shù)量較多，而且客戶現(xiàn)場變頻器室空間有限，熱量不容易散發(fā)，正常情況下室內需要裝配空調進行冷卻。一般情況下，變頻器大約4%的能量以熱量的形式耗散，則9臺機器總散熱功率為320kW，在不考慮其它因素的情況下，需要總功率約為128匹的空調（1匹空調的制冷量大約為2.5kW)，每年按運行300天來算，則產(chǎn)生的電費為677376元，由此產(chǎn)生的電費是一筆不小的數(shù)目。為了給客戶節(jié)省成本，我司技術人員經(jīng)過多次實地考察和周密的分析計算，決定采用風道式散熱方式，即將變頻器產(chǎn)生的熱風通過風道直接排到室外，這樣可節(jié)省空調設備、電費等一系列的開支。另外，進風孔還加裝過濾網(wǎng)，做了防塵處理。實踐證明，此種冷卻方式既簡單又經(jīng)濟，維護也方便，完全滿足客戶要求。

4.GD5000產(chǎn)品介紹

    深圳市英威騰電氣股份有限公司的GD5000系列高壓變頻器由變壓器柜、功率單元柜和控制柜三個部分組成，系統(tǒng)采用了當前最主流成熟的功率單元串聯(lián)結構，控制系統(tǒng)采用DSP+ARM+FPGA三核技術，集成了最為先進的矢量控制算法，同時兼容高性能VF控制方式，主要具有以下的應用特點： 

輸入輸出“完美無諧波”

GD5000系列高壓變頻器設計時遵循了最嚴格的電壓、電流諧波畸變標準IEEE 519 1992，輸入側通過移相變壓器進行多脈沖整流(10kV為48脈沖)，網(wǎng)側電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術，輸出為近乎完美的正弦波，無需加裝輸出濾波器，電機轉矩脈動小，輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機無應力損害，其輸出電流THD≤2%。

高功率因素與高效率 

GD5000高壓變頻器在滿載情況下，系統(tǒng)在沒有使用任何外部功率因素補償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機效率≥0.96。

LVRT低電壓穿越技術

GD5000系列高壓變頻調速系統(tǒng)具有AVR(電壓自動調節(jié))功能，在母線電壓頻繁波動的場合，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓在-15% ~ +20%之間波動，系統(tǒng)仍能滿載輸出；電網(wǎng)電壓在-50% ~-15%之間波動，系統(tǒng)不停機，降額運行。

系統(tǒng)運行過程中，在設置的時間內(0~5s可設置)掉電，系統(tǒng)不停機，而且電網(wǎng)恢復正常后能自行啟動，避免了系統(tǒng)電源瞬間掉電時因停機造成的影響。

全頻段轉速追蹤

GD5000系列高壓變頻調速系統(tǒng)在無速度傳感器的情況下能精準追蹤電機當前的轉速與方向，可輕松實現(xiàn)飛車啟動。

強大的過載能力

GD5000系列高壓變頻器在選擇器件時留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續(xù)運行2分鐘，150%額定電流持續(xù)5s，200%額定電流則立即保護。

加減速自適應功能

GD5000系列變頻器具有優(yōu)異的“防失速”功能，當加減速時間設置不合理時，系統(tǒng)能自動調節(jié)，保證系統(tǒng)不會因加減速時間設置過短而使系統(tǒng)產(chǎn)生過壓過流導致停機的現(xiàn)象發(fā)生。

頻率跳躍功能

GD5000系列變頻器具有2組(可定制)共振點頻率跳躍功能，可避免設備喘振現(xiàn)象。當變頻器某個輸出頻率點使整個系統(tǒng)發(fā)生共振時，變頻器可以設定跳躍過此頻率，防止共振對設備的危害。

多種單元旁路技術

GD5000系列變頻器功率單元在發(fā)生故障時可手動或自動旁路，旁路技術有同級旁路和中性點偏移旁路兩種。故障單元旁路時，可利用功率單元內部模塊旁路(電子式旁路)，亦可利用外部接觸器旁路(機械式旁路)。

豐富的用戶端子接口

GD5000系列高壓變頻器提供16路數(shù)字量輸入，20路繼電器輸出，3路模擬量輸入，4路模擬量輸出，1路高速脈沖輸入，1路高速脈沖輸出端子，每個端子的功能都可以使用功能碼進行設定。

豐富的總線接口

GD5000系列高壓變頻器支持Modbus，Profibus(選配)，UDP/IP(選配)協(xié)議，方便與用戶DCS系統(tǒng)相連，實現(xiàn)設備集中化監(jiān)控和管理。

支持遠程/就地操作

GD5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠程。就地狀態(tài)下，可通過控制面板上的觸摸屏對變頻器進行操作；遠程狀態(tài)下，可通過用戶多功能端子或者現(xiàn)場總線對變頻器進行設置和監(jiān)控。

完善的保護功能

GD5000系列高壓變頻器具有完善的保護功能。部分保護功能如下：接地保護，短路保護，過載保護，過流保護，過壓保護，欠壓保護，過熱保護，缺相保護，光纖故障保護等。發(fā)生故障時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光警報，人機界面會顯示故障類型以及確切的位置，同時變頻器會根據(jù)用戶的設置進行保護動作，如當發(fā)生重故障時，系統(tǒng)停機并聯(lián)跳輸入側高壓開關。

友好的人機交互界面

GD5000系列高壓變頻器具有友好、快捷的中文操作界面，軟件完全自主開發(fā)，標準化設計；界面顯示內容豐富且直觀形象，可操作性強，能夠實時顯示系統(tǒng)狀態(tài)變量，具有故障信息查詢、運行數(shù)據(jù)記錄、變頻器參數(shù)查詢及設置等功能。

5.效益分析

    根據(jù)變頻器運行數(shù)據(jù)分析得知，引風機和給水泵節(jié)電率至少達到26%，9臺電機總功率為8000kW，按每年運行300天計算，可節(jié)約電能至少為14976000度，當?shù)仄髽I(yè)用電電價取0.6元，則年節(jié)電費用高達8985600元。

    從數(shù)據(jù)分析可以看出，使用變頻器后，不僅在節(jié)能方面給企業(yè)帶來巨大的效益，而且對尿素的生產(chǎn)工藝有了明顯的改善，如無啟動沖擊電流，自動化程度高，設備維護周期長，維護簡單，成本降低等。

6.結束語

晉煤天慶尿素生產(chǎn)線投運以來，我司變頻器運行情況良好，獲得了明顯的經(jīng)濟效益，得到了客戶和現(xiàn)場操作人員的一致好評和認可。此次英威騰GD5000高壓變頻器在煤化企業(yè)中的成功運用，不僅幫客戶解決了“高能耗，低效率”的問題，而且為我司在該行業(yè)內的發(fā)展打下了堅實的基礎，同時還增強了廣大客戶對我司產(chǎn)品的信心。