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西門子變頻器冷卻方式改造分享

倩倩 ? 來源:SIEMENS PLC ? 作者:SIEMENS PLC ? 2022-09-19 09:24 ? 次閱讀

出鐵場除塵高壓變頻器冷卻方式改造項目提出的背景:

設(shè)備現(xiàn)狀:高爐出鐵場除塵高壓變頻器室目前安裝有兩臺額定容量為2250kVA(電機功率1800kW)高壓變頻器及高壓進出線柜,室內(nèi)發(fā)熱源主要為變頻器功率單元柜及其移相變壓器。

設(shè)備運行時室內(nèi)溫度主要依靠4臺5P空調(diào)及空水冷裝置共同作用控溫,而原空水冷裝置使用的循環(huán)水為工藝循環(huán)水,夏季水溫在30-36℃之間,裝置自身不具備制冷功能,變頻器室內(nèi)溫度常期高達36℃以上,大大影響電氣元件的使用壽命。如空調(diào)損壞一臺,將導(dǎo)致變頻器功率單元溫度快速上升,嚴重時引發(fā)變頻器故障跳停,直接影響爐前出鐵除塵效果及高爐出鐵作業(yè)的安全。

改造方案選擇:

一、方案比較

1、繼續(xù)使用原空水冷卻器,引入更低溫度水源。該方案需要從能源清水站取水,配DN100管道約200米,跨越12米寬馬路,工程量、施工難度及投資較大,且方案實施后,每小時將使用新水650m3,后期運行成本較高。

2、新建5m3高位冷卻水塔,循環(huán)水散熱降溫后,再接入機組內(nèi)循環(huán)。這種方案也不甚理想,一是在夏天水溫高時,水塔降溫效果有限。二是土建工程量較大,選址空間受限,投資也較大。

3、引進冷水機組對冷卻水制冷再送入原空水冷卻器。冷水機組使用壓縮機做功,可以根據(jù)現(xiàn)場需求實時調(diào)節(jié)水溫,能夠很好的滿足爐前除塵變頻器室對溫度的要求。新機組占地面積約3m2,現(xiàn)場有足夠的場地可供選擇,配套的膨脹水箱可以直接放在除塵器二層平臺,不用新建承臺。前期通過查閱資料及咨詢相關(guān)廠家,確認了冷水機組能確保達到現(xiàn)場相關(guān)要求,又具備安裝工期短,維護運行成本低的特點。

二、設(shè)備選型

根據(jù)經(jīng)驗公式計算所需的制冷能力如下:

P =( P * 3.5% )/ 2.5 = ( 1800 * 2 * 3.5% ) / 2.5 = 50P

該配電室選用制冷量50P機組可以滿足現(xiàn)有設(shè)備的冷卻需求,選擇兩機頭機組(2臺壓縮機,每臺制冷能力25P)。

新增機組和原空水冷卻器的連接:首先在外循環(huán)水閥門后端管道增加進出水閥門,將新機組進出水管接入原空水冷機組管道,關(guān)閉外循環(huán)水閥門,制冷后的水流形成內(nèi)循環(huán)。全開新系統(tǒng)進、出水閥門開度,由于蒸發(fā)等導(dǎo)致的水量損失由膨脹水箱自動補水。新增加的冷水機組檢修或故障時可切換到原系統(tǒng)臨時運行。

出現(xiàn)的問題及解決方法:

設(shè)備安裝完成后,由于受疫情影響,廠家派不出技術(shù)人員調(diào)試,我們通過自身學(xué)習(xí)完成了調(diào)試,其中也碰到了些問題,但都一一解決。

1、循環(huán)水泵電機過流、過熱。

試車時,由于未掌握泵前泵后進出水閥的開度配合及原閥門漏水可以導(dǎo)致內(nèi)部壓力過高的情況,出現(xiàn)水泵電機過流、過熱現(xiàn)象。

解決方法:由于該系統(tǒng)屬于密閉循環(huán)系統(tǒng),系統(tǒng)自帶2臺功率為4kW的循環(huán)泵(一用一備),水泵的進出閥門開度配合不好,造成水泵存在憋壓,致使循環(huán)泵電機過流(額定8A,實際達到9.3A),電機過熱(外殼溫度接近70℃)。后來經(jīng)過反復(fù)調(diào)整進出口閥門配合開度,將出水閥開度控制在約30%,進水閥開度控制在約100%,系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在0.05MPa時,電機過流過熱問題得到解決。

2、變頻器室溫度波動大,壓縮機頻繁啟停。

投運初期,溫度設(shè)定在25℃,但實際溫度在22℃至28℃之前來回波動。壓縮機工作5分鐘,停止5分鐘,頻繁啟停。電話咨詢廠家也沒得出結(jié)論。

解決方法:我們對整個系統(tǒng)進行了分析了,從控制原理角度可以做如下解釋:系統(tǒng)默認溫度控制點為回水溫度,此回路包括了壓縮機本身、管路、2臺蒸發(fā)器,系統(tǒng)慣性大,滯后大,造成系統(tǒng)控制超調(diào)。對于我們的應(yīng)用而言并不需要控制溫度的精度,只要溫度相對保持穩(wěn)定,壓縮機不頻繁啟停即可。因此我們將冷水機組控制回水溫度改為控制出水溫度,控制回路只包含壓縮機本身,大大減小了系統(tǒng)的慣性,終可將室內(nèi)溫度穩(wěn)定在26℃左右,室溫波動小于1℃,溫度歷史趨勢曲線接近于直線。這樣很好的解決了室內(nèi)溫度波動大、壓縮機頻繁啟停現(xiàn)象。

3、無法補水。

調(diào)試初期機組開啟后,處于二層平臺的膨脹水箱箱頂溢流口由于水位上升出現(xiàn)倒排水現(xiàn)象。

解決方法:經(jīng)過停機檢查,我們關(guān)閉膨脹水箱給機組的補水閥,整個系統(tǒng)壓力還是很快可以達到0.4MPa,大于機組正常運行時的壓力,分析得出原系統(tǒng)外循環(huán)進出水閥門有泄露可能,導(dǎo)致膨脹水箱無法靠自身正壓補水,更換兩個閥門后恢復(fù)正常。

4、控制優(yōu)化。

a 在原上位機中增加冷水主機、循環(huán)泵故障、室內(nèi)溫度等顯示和報警畫面,方便崗位人員及時掌握機組運行狀態(tài)及室溫情況。

b 合理設(shè)置控制參數(shù),當(dāng)前機組工作參數(shù)設(shè)置為:冷水機設(shè)定制冷溫度24℃(出水溫度),機組運行檢測溫度在大于等于26℃時啟動2臺壓縮機,溫度小于等于22℃時自動停1臺壓縮機。壓縮機的啟停會考慮累計運行時間,也就是說會優(yōu)先啟動累計運行時間短的壓縮機,優(yōu)先停止累計運行時間長的壓縮機,充分利用了設(shè)備控制功能,節(jié)約了電能及平衡2臺壓縮機運行時間,延長壓縮機使用壽命。

效果:

1、變頻器采用冷水機組方式散熱,同時也利用了原有的空水冷卻器,既節(jié)省了投資又使得冷水主機故障后能快速切換到原系統(tǒng)。

2、有效降低了變頻室內(nèi)溫度偏高的問題,目前室內(nèi)溫度由36℃降低到26℃。降低了變頻器功率單元及移相變壓器運行溫度(變壓器溫度由47℃降低到37℃),減少了變頻器故障率。

審核編輯 :李倩

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