高压变频调速系统在风机中的应用研究

摘要

通常在工业生产、产品加工制造业中，风机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而最常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。 本文介绍了高压变频技术的发展动态，概述了国内外电动机变频调速系统的技术特点及其在电机系统节能中的作用和意义；详细分析了高压变频调速装置的结构原理，研究了两种不同结构的高压变频装置的工作原理、控制方式以及设计和使用中的注意事项，并简单介绍了高压变频装置采用的电力电子器件的特性及使用情况。风机和水泵消耗了火力发电厂90％以上的厂用电，本文以风机(泵)类负载为研究对象，对风机(泵)类设备的节能原理、节能效果、节能实例等方面做了详细分析，结合高压变频调速装置在发电厂锅炉辅机用风机上的实际应用，研究了高压变频调速装置的选型、安装和调试方案，介绍了发电厂厂用电动机节能评估技术和节能改造技术，最后试验验证了高压变频技术在发电厂风机上应用的节能效果。

目录

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声明

第一章绪论

1.1本项目研究的意义

1.2交流调速技术的国内外发展概况

1.3变频调速存在的主要问题

1.4本文的主要工作

第二章高压变频器的结构和原理

2.1高压变频器的系统结构

2.1.1单元串联多重化电压源型变频器

2.1.2中性点钳位三电平PWM变频器

2.2变频器的工作原理

2.3开关器件的简单介绍

2.3.1 GTO

2.3.2 IGBT

2.3.3 IGCT和SGCT

2.4变频器的控制方式

2.4.1非智能控制方式

2.4.2智能控制方式

2.5变频器设计和使用中的注意事项

2.5.1物理环境

2.5.2电气环境

2.6本章小结

第三章风机(泵类)设备的节能分析

3.1节能原理

3.2节能效果分析

3.3实例分析

3.4本章小结

第四章高压变频调速系统的应用

4.1设备选型

4.2高压变频器控制方案

4.2.1一拖一手动方案

4.2.2一拖一自动方案

4.3施工安装要求

4.3.1机械安装

4.3.2电气安装

4.4高压变频器与现场接口方案

4.4.1 DCS系统与变频器的接口方案

4.4.2电缆敷设及所用材料

4.5变频器运行方式及控制逻辑

4.6系统调试

4.7本章小结

第五章风机节能评估分析

5.1现场介绍

5.2工频状态下的耗电量计算

5.3变频状态下的年耗电量计算

5.4节电率计算

5.5系统综合评价

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢