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★ 深圳市英威騰電氣股份有限公司 董瑞勇

深圳市英威騰電氣股份有限公司工業(yè)自動化事業(yè)群副總裁董瑞勇

疫情自2019年開始，已歷經(jīng)三年，再疊加中美貿(mào)易戰(zhàn)以及相關(guān)行業(yè)發(fā)展等影響，這三年來整個中國自動化市場發(fā)生了巨大的變化。

首先，由于疫情的影響，整個半導(dǎo)體行業(yè)的供應(yīng)形勢發(fā)生巨變，而儲能、新能源汽車等對于半導(dǎo)體消耗量巨大的行業(yè)快速發(fā)展，則進(jìn)一步加劇了半導(dǎo)體短缺的現(xiàn)狀，半導(dǎo)體供應(yīng)的短缺在不斷催生著廣大變頻器廠家向國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移的意愿。

基于這個現(xiàn)實(shí)的需求和未來的變化，很多基于國產(chǎn)半導(dǎo)體方案的變頻器產(chǎn)品逐步進(jìn)入市場，相信不遠(yuǎn)的將來，隨著國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，變頻行業(yè)甚至是工業(yè)自動化行業(yè)，將迎來巨大的變局。而國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，也為未來變頻器設(shè)計(jì)的維度從基于標(biāo)準(zhǔn)器件的設(shè)計(jì)向基于芯片底層設(shè)計(jì)優(yōu)化的方向奠定了基礎(chǔ)。

其次，由于工業(yè)的現(xiàn)場需要及時現(xiàn)場服務(wù)，有些現(xiàn)場甚至需要24H的不間斷支持，但疫情又限制了出行，所以這些需求催生了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在工業(yè)自動化行業(yè)的普及。

遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程診斷甚至是在新能源汽車領(lǐng)域已經(jīng)普及的OTA模式，在很多具體的細(xì)分行業(yè)已經(jīng)開始使用，在建筑機(jī)械、石油機(jī)械等需要遠(yuǎn)距離、特殊服務(wù)的場合，這些產(chǎn)品和功能組件都已經(jīng)成為了變頻器的標(biāo)準(zhǔn)配置。

較早布局物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化的行業(yè)廠家，如英威騰，成為了這個趨勢的獲益者，而這些配置的推廣落地也進(jìn)一步推動了整個行業(yè)的變革。

最后，雖然目前看來，變頻器已經(jīng)逐步趨向同質(zhì)化的狀態(tài)，但是對于整個變頻器行業(yè)來說，基于變頻器底層結(jié)合行業(yè)Know-how以及外圍配件的一體機(jī)方向?qū)⒊蔀樯贁?shù)廠家突出重圍的一個重要的競爭方式，而這個方式需要廠家具備行業(yè)的持續(xù)積累和沉淀，變頻器、伺服、運(yùn)動控制和顯示等多方向技術(shù)能力的組合，這些都進(jìn)一步提升了行業(yè)未來的競爭門檻。

只有在外部環(huán)境發(fā)生大的變化時，我們才可以看出，每一個廠家積累的深度和厚度，只有充分應(yīng)對行業(yè)的巨變，才能讓高度同質(zhì)化的行業(yè)進(jìn)行優(yōu)勝劣汰，從而推動最終的行業(yè)整合。

英威騰GD5000系列四拖三高壓變頻器在除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

1　項(xiàng)目背景

1.1　項(xiàng)目背景

轉(zhuǎn)爐除塵是轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)，在吹煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高、含有易燃?xì)怏w和金屬顆粒。由此，除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動力中樞，一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全。

而傳動設(shè)備又是除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)輸動脈，所以傳動設(shè)備的穩(wěn)定性對鼓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。這也就是說，和除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓調(diào)速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性。

（1）長期運(yùn)行無故障。

（2）變頻器有旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，可使電機(jī)切換運(yùn)行，保證設(shè)備不停機(jī)。

（3）調(diào)速范圍大，效率高。

（4）有共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)設(shè)置，能使電機(jī)避開共振點(diǎn)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)不喘震。

1.2　除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行工藝

因轉(zhuǎn)爐煉鋼各生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的煙氣量不同，產(chǎn)生煙氣的時間不同，為提高煙氣捕集率、適應(yīng)冶煉工藝要求，需除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在各煙氣除塵管道上設(shè)調(diào)節(jié)閥，并與工藝設(shè)備聯(lián)鎖。除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成有：各除塵點(diǎn)、除塵管道、袋式除塵器、風(fēng)機(jī)、高壓電機(jī)、高壓變頻器、煙囪型高壓變頻器，各組成很好地完成了生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)要求，通過上位機(jī)操作高壓變頻器精確控制高壓電機(jī)精準(zhǔn)可靠運(yùn)行，同時達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

圖1 煉鋼廠除塵工藝流程圖

2　英威騰變頻器系統(tǒng)解決方案

為實(shí)現(xiàn)除塵風(fēng)機(jī)四大要求，守護(hù)除塵設(shè)備的心臟，英威騰推出Goodrive5000變頻器+Goodrive5000-MS四拖三手動旁路系統(tǒng)解決方案。

2.1　電機(jī)負(fù)載及配套的高壓變頻器參數(shù)（如表1所示）

表1 電機(jī)負(fù)載及配套的高壓變頻器參數(shù)

2.2　一次回路方案

四拖三手動旁路系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 四拖三手動旁路系統(tǒng)圖

英威騰四拖三手動旁路柜是由QS11、QS12、QS21、QS22和QS31、QS32共6把隔離刀閘組成。一般情況下1# 、2#和3#變頻器分別對應(yīng)拖動M1、M2和M3號電機(jī)，備用變頻器在3臺變頻器檢修或故障時可拖動M1、M2和M3號任意一臺電機(jī)。

3　英威騰變頻器方案特點(diǎn)

（1）每臺變頻器能選擇拖動三臺電機(jī)中的一臺，使用上更靈活；

（2）當(dāng)其中一臺變頻器故障時，指定的另外一臺無故障且未運(yùn)行的變頻器繼續(xù)啟動該電機(jī)，保持風(fēng)機(jī)運(yùn)行在變頻狀態(tài)，節(jié)能降耗；

（3）采用電壓源型單元串聯(lián)多電平高-高解決方案，直接10kV輸入、10kV輸出，接線簡單、控制靈活；

（4）控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM三核技術(shù)，支持中性點(diǎn)漂移技術(shù)。

4　高壓變頻器無級調(diào)速功能與DCS的自動協(xié)調(diào)控制除塵系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程控制：通過DCS系統(tǒng)給定信號，調(diào)節(jié)變頻器，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的。

（2） 穩(wěn)定的抗電網(wǎng)電壓波動性能： 網(wǎng)側(cè)電壓在+10%～-15%之間波動時可做到滿載輸出。同時具有AVR功能，根據(jù)母線電壓的波動自動調(diào)整輸出電壓。網(wǎng)側(cè)電壓在短時間小于85%～65%額定值或大于110%～120%額定值時，降額運(yùn)行不停機(jī)，保證除塵風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）高可靠性：實(shí)時監(jiān)控功率單元工作情況，及時提供故障預(yù)判，保證設(shè)備可靠運(yùn)行。連續(xù)24H工作模式，一個單元旁路后系統(tǒng)降額8%仍可繼續(xù)運(yùn)行。

（4）效率高、節(jié)能降耗：在20%負(fù)載以上效率高達(dá)96%，設(shè)備運(yùn)行頻率在35~45Hz左右，節(jié)能降耗25%到40%。

（5）降低維護(hù)成本：減小對電機(jī)和風(fēng)機(jī)軸承及風(fēng)機(jī)葉片的機(jī)械沖擊，降低維護(hù)成本，提高使用壽命。

5　結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證，設(shè)備運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了四臺變頻器拖動三臺電機(jī)三用一備運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了變頻器互為備用，徹底解決了因故障引起生產(chǎn)停頓的難題。

英威騰高壓變頻器是一種高效、節(jié)能、無電網(wǎng)污染的變頻設(shè)備，性能優(yōu)異，適用于大型風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。除煉鋼除塵解決方案外，在冶金方面，英威騰深耕數(shù)十載，還具有煉鐵破碎、燒結(jié)、煉鐵、軋鋼的整套解決方案，英威騰GD800/IPE300系列產(chǎn)品，可提供原料礦石到成品鋼材全流程的解決方案。

摘自《自動化博覽》2022年6月刊