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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自動化事業群副總裁董瑞勇

疫情自2019年開始，已歷經三年，再疊加中美貿易戰以及相關行業發展等影響，這三年來整個中國自動化市場發生了巨大的變化。

首先，由于疫情的影響，整個半導體行業的供應形勢發生巨變，而儲能、新能源汽車等對于半導體消耗量巨大的行業快速發展，則進一步加劇了半導體短缺的現狀，半導體供應的短缺在不斷催生著廣大變頻器廠家向國內半導體產業鏈轉移的意愿。

基于這個現實的需求和未來的變化，很多基于國產半導體方案的變頻器產品逐步進入市場，相信不遠的將來，隨著國產半導體產業鏈的成熟，變頻行業甚至是工業自動化行業，將迎來巨大的變局。而國產半導體產業鏈的成熟，也為未來變頻器設計的維度從基于標準器件的設計向基于芯片底層設計優化的方向奠定了基礎。

其次，由于工業的現場需要及時現場服務，有些現場甚至需要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字化、網絡化技術在工業自動化行業的普及。

遠程維護、遠程診斷甚至是在新能源汽車領域已經普及的OTA模式，在很多具體的細分行業已經開始使用，在建筑機械、石油機械等需要遠距離、特殊服務的場合，這些產品和功能組件都已經成為了變頻器的標準配置。

較早布局物聯網、數字化的行業廠家，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一步推動了整個行業的變革。

最后，雖然目前看來，變頻器已經逐步趨向同質化的狀態，但是對于整個變頻器行業來說，基于變頻器底層結合行業Know-how以及外圍配件的一體機方向將成為少數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的持續積累和沉淀，變頻器、伺服、運動控制和顯示等多方向技術能力的組合，這些都進一步提升了行業未來的競爭門檻。

只有在外部環境發生大的變化時，我們才可以看出，每一個廠家積累的深度和厚度，只有充分應對行業的巨變，才能讓高度同質化的行業進行優勝劣汰，從而推動最終的行業整合。

英威騰GD5000系列四拖三高壓變頻器在除塵風機上的應用

1　項目背景

1.1　項目背景

轉爐除塵是轉爐煉鋼的關鍵環節，轉爐除塵系統，在吹煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高、含有易燃氣體和金屬顆粒。由此，除塵風機是除塵凈化系統的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產，造成巨大的經濟損失，還有可能威脅到現場生產人員的人身安全。

而傳動設備又是除塵風機系統的運輸動脈，所以傳動設備的穩定性對鼓風機的正常運行起著至關重要的作用。這也就是說，和除塵風機配套的高壓調速系統，要求具有極高的可靠性。

（1）長期運行無故障。

（2）變頻器有旁路功能，一旦出現故障，可使電機切換運行，保證設備不停機。

（3）調速范圍大，效率高。

（4）有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，風機不喘震。

1.2　除塵風機運行工藝

因轉爐煉鋼各生產工藝產生的煙氣量不同，產生煙氣的時間不同，為提高煙氣捕集率、適應冶煉工藝要求，需除塵風機系統在各煙氣除塵管道上設調節閥，并與工藝設備聯鎖。除塵風機系統組成有：各除塵點、除塵管道、袋式除塵器、風機、高壓電機、高壓變頻器、煙囪型高壓變頻器，各組成很好地完成了生產工藝的設計要求，通過上位機操作高壓變頻器精確控制高壓電機精準可靠運行，同時達到了節能減排的目的。

圖1 煉鋼廠除塵工藝流程圖

2　英威騰變頻器系統解決方案

為實現除塵風機四大要求，守護除塵設備的心臟，英威騰推出Goodrive5000變頻器+Goodrive5000-MS四拖三手動旁路系統解決方案。

2.1　電機負載及配套的高壓變頻器參數（如表1所示）

表1 電機負載及配套的高壓變頻器參數

2.2　一次回路方案

四拖三手動旁路系統圖如圖2所示。

圖2 四拖三手動旁路系統圖

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#變頻器分別對應拖動M1、M2和M3號電機，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。

3　英威騰變頻器方案特點

（1）每臺變頻器能選擇拖動三臺電機中的一臺，使用上更靈活；

（2）當其中一臺變頻器故障時，指定的另外一臺無故障且未運行的變頻器繼續啟動該電機，保持風機運行在變頻狀態，節能降耗；

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

（4）控制系統采用DSP+FPGA+ARM三核技術，支持中性點漂移技術。

4　高壓變頻器無級調速功能與DCS的自動協調控制除塵系統優勢

（1）實現本地和遠程控制：通過DCS系統給定信號，調節變頻器，改變電機轉速，達到調節風量的目的。

（2） 穩定的抗電網電壓波動性能： 網側電壓在+10%～-15%之間波動時可做到滿載輸出。同時具有AVR功能，根據母線電壓的波動自動調整輸出電壓。網側電壓在短時間小于85%～65%額定值或大于110%～120%額定值時，降額運行不停機，保證除塵風機穩定運行。

（3）高可靠性：實時監控功率單元工作情況，及時提供故障預判，保證設備可靠運行。連續24H工作模式，一個單元旁路后系統降額8%仍可繼續運行。

（4）效率高、節能降耗：在20%負載以上效率高達96%，設備運行頻率在35~45Hz左右，節能降耗25%到40%。

（5）降低維護成本：減小對電機和風機軸承及風機葉片的機械沖擊，降低維護成本，提高使用壽命。

5　結語

經過現場驗證，設備運行良好，實現了四臺變頻器拖動三臺電機三用一備運行，實現了變頻器互為備用，徹底解決了因故障引起生產停頓的難題。

英威騰高壓變頻器是一種高效、節能、無電網污染的變頻設備，性能優異，適用于大型風機、泵類負載。除煉鋼除塵解決方案外，在冶金方面，英威騰深耕數十載，還具有煉鐵破碎、燒結、煉鐵、軋鋼的整套解決方案，英威騰GD800/IPE300系列產品，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