1引言

河北某民营企业是集钢铁冶炼、钢材加工、钢材贸易为一体的钢铁联合企业，该钢厂200平米烧结机系统中烧结风机功率较大，烧结主抽风机为4500kW高压同步机，电机启动依靠水电阻启动，而风量调节则是采用风门挡板调节，采用风门挡板调节风量存在着很大的局限性，主要表现在：

（1）风门挡板调节风量改变了风道的阻力特性，而电机的输出功率并没有改变，节流损失相当大，电能浪费大。

（2）风门挡板调节风量是把风量消耗在挡风板上，造成挡风板前后压差大，风门易磨损。

（3）风机电机全速运行，震动大、噪声大、损耗大、轴承磨损严重。

（4）调节精度低、线性度差，动态响应慢。

（5）水电阻只是在电机启动时起作用，对风机调节风量来说还是依靠风门调节，电机能耗依然较高，而且水电阻维护量较大。

该厂领导经过多方调研、比较，决定采用中国·金沙(8888js-官方认证)-Make It Possible生产的同步机高压变频器JD-BP38-5000F（5000kW/10kV），对其烧结系统主抽风机进行了变频改造。

2  设备参数

该厂烧结系统主抽风机电机额定电压10kV，额定功率4500kW，具体参数如表1所示。

根据现场设备参数及工艺为客户选配的高压变频器JD-BP38-5000F技术参数如表2所示。

3主回路改造方案

根据现场负载情况，配置由金沙8888js官方公司生产的高压变频器JD-BP38-5000F,主回路采用一拖一手动旁路方案，如图1所示。

图1  主回路方案

变频运行方式：QF为用户侧高压开关柜，其中QS1、QS2、QS3为隔离开关, QS1、QS2与QS3之间有电气互锁。手动旁路柜变频励磁柜与变频器配套提供，电机及用户侧高压断路器QF保留甲方原有设备。

变频运行时，QS3断开，变频励磁系统可以利用金沙8888js官方同步励磁控制系统，QS1与QS2闭合，将励磁刀闸切换到变频励磁系统。变频器上电时，断路器QF闭合，金沙8888js官方高压变频器启动时，以电励磁同步机矢量控制方式拖动同步电机启动。

变频停机时，从现场向变频器下达“停机”命令，变频器驱动同步电机减速至完全停机，然后停止输出电压电流。最后在现场分断断路器QF，由其辅助触点通知励磁装置灭磁，灭磁完成后关闭励磁装置电源。遇到故障时，变频器在停止电压电流输出的同时，立即分断上级断路器QF，由变频器主控通知励磁装置灭磁，然后投到工频运行。

工频运行时，QS1、QS2断开，将励磁刀闸切换到工频励磁系统；QS3闭合，水阻软起装置投入工频回路，同步电机的启动、运行、停机过程按照原有逻辑进行。

4变频器与励磁柜的连线与对调                                             

高压变频调速系统与励磁柜连接关系如图2所示。

 图2 变频器与励磁柜连线

变频器系统输出给励磁柜信号：

（1）励磁电流调节给定（4-20mA模拟量信号）：变频器给定到励磁柜，通过4-20mA电流控制励磁柜输出励磁电流的大小。（注：有的励磁柜通过接收增、减励磁常开触点信号来控制励磁电流大小，通常是4-20mA模拟量）

（2）变频器启动信号（常开触点）：变频器给到励磁柜启动信号，励磁柜开始投励磁。

（3）变频器故障信号（常开触点）：变频器在运行过程中出现故障时，将故障信号给定到励磁柜，励磁系统进行停机灭磁。

（4）工频运行信号（常开触点）：变频器给到励磁柜工频运行信号指示。工频运行信号有效时，励磁柜按照工频运行的逻辑执行；工频运行信号无效时，即处于变频运行状态，励磁柜执行变频运行逻辑。

励磁柜输出给变频器系统信号：

（5）实测励磁电流（4-20mA模拟量信号）：励磁柜向变频器传输实际输出的励磁电流。

（6）励磁就绪信号（常开触点）：励磁柜自检无故障，具备投励要求，此时励磁柜向变频器输出励磁就绪信号。

（7）励磁故障信号（常开触点）：励磁柜本身出现故障，励磁柜将该信号传给变频器。

（8）励磁启动信号（常开触点）：变频器给到励磁柜开机信号，励磁柜执行命令开机运行后，反馈给变频器励磁启动信号。

根据以上对信号的说明，测试常开点和常闭点的状态。

测试模拟量信号时，需将励磁柜上主电，输出连接到同步电机的转子上，励磁柜的主电输入需要励磁柜厂家连接，有的厂家励磁柜输入需要核实相序。变频器处于调试模式，不上主电。变频器开机，在触摸屏运行界面设定励磁电流给定，观察给定励磁和励磁电流的大小是否保持一致。和励磁柜厂家进行沟通，让励磁柜厂家调整输出线性度，让给定励磁和励磁电流的大小保持基本一致，有的厂家的励磁柜线性度不好，无法全程调试好，最后需保证在工作范围内保证一定的线性度，一般为70%-100%励磁给定范围内基本一致。一般要求15%以内。

励磁调整完毕之后，将变频器上主电，进行空转电机调试，VF励磁控制模式，把电压曲线采用多点V/F的方式，VF数值先按照一般经验设置，开机运行观察启动电流的变化情况，是否电流存在较大的波动。

将界面打开到如图3所示，观察D轴电流输出，数值应该为负数，调整励磁电流大小，观察D轴电流输出变化，找到D轴电流输出为负的最小励磁电流，同步电机参数中最小励磁不应小于这个数值。

图3

变频器带载运行调试，VF励磁控制模式，设为2，恒功率因数调整运行。开机运行过程中，观察变频器的输出电流变化和励磁电流的变化。计算变频器稳定运行后的功率因数是否在设定功率因为的正负5%以内，比如设定为0.9范围。应该为0.85-0.95之间。如果不再这个范围，有可能是励磁电流的范围小，将励磁电流的最大励磁电流和最小励磁电流数值进行适当修正。

5高压变频器节能情况

     首先根据负载的特性，采用励磁电流与输出电压同步调节的方式，选择了适合本电机运行的较优励磁电流、电压变化曲线，并把该较优的励磁电流曲线直接固化到同步机的励磁柜上，把电压曲线采用多点V/F的方式，固化到变频器的参数中；然后又采用金沙8888js官方高压变频器抑制震荡技术，有效的解决了负载启动不平稳，容易抖动，造成电流震荡的问题，出色的完成了高压同步电机的启动和稳定运行，该高压变频器于2016年1月13日投入生产连续无故障稳定运行。

根据上表数据计算得知，4500kW烧结风机节电率达到27.1%。该套设备平均每年运行300天以上，每天以24小时计算，电费以0.42元/度计算，年节约费用高达：300*24*（4459.1-3250.6）*0.42=365.4万元。

6 结束语

     中国·金沙(8888js-官方认证)-Make It Possible生产的高压变频器在大功率同步电机上的成功投运至今已经一年多，标志着金沙8888js官方已完全掌握了大功率高压同步电机的高压变频拖动过程的启停、低频运行振荡等难题，具有启动转矩大，启动平稳，调速精度高，动态响应快，四象限运行等优点，该产品大大降低了高压同步电机变频改造的成本，为大量高压同步电机负载节能提供了新的改造途径。