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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，整個半導體行業(yè)的供應形勢發(fā)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(yè)快速發(fā)展，則進一步加劇了半導體短缺的現(xiàn)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(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移的意愿。

基于這個現(xiàn)實的需求和未來的變化，很多基于國產(chǎn)半導體方案的變頻器產(chǎn)品逐步進入市場，相信不遠的將來，隨著國產(chǎn)半導體產(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)半導體產(chǎn)業(yè)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(yōu)化的方向奠定了基礎。

其次，由于工業(yè)的現(xiàn)場需要及時現(xiàn)場服務，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)絡化技術在工業(yè)自動化行業(yè)的普及。

遠程維護、遠程診斷甚至是在新能源汽車領域已經(jīng)普及的OTA模式，在很多具體的細分行業(yè)已經(jīng)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(chǎn)品和功能組件都已經(jīng)成為了變頻器的標準配置。

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(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，只有充分應對行業(yè)的巨變，才能讓高度同質(zhì)化的行業(yè)進行優(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機上的應用

1　項目背景

1.1　項目背景

轉(zhuǎn)爐除塵是轉(zhuǎn)爐煉鋼的關鍵環(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、含有易燃氣體和金屬顆粒。由此，除塵風機是除塵凈化系統(tǒng)的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失，還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全。

而傳動設備又是除塵風機系統(tǒng)的運輸動脈，所以傳動設備的穩(wěn)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(diào)速系統(tǒng)，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(xiàn)故障，可使電機切換運行，保證設備不停機。

（3）調(diào)速范圍大，效率高。

（4）有共振點跳轉(zhuǎn)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(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、適應冶煉工藝要求，需除塵風機系統(tǒng)在各煙氣除塵管道上設調(diào)節(jié)閥，并與工藝設備聯(lián)鎖。除塵風機系統(tǒng)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(chǎn)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(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

為實現(xiàn)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(tǒng)解決方案。

2.1　電機負載及配套的高壓變頻器參數(shù)（如表1所示）

表1 電機負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(xù)啟動該電機，保持風機運行在變頻狀態(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，支持中性點漂移技術。

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）實現(xiàn)本地和遠程控制：通過DCS系統(tǒng)給定信號，調(diào)節(jié)變頻器，改變電機轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)風量的目的。

（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，降額運行不停機，保證除塵風機穩(wěn)定運行。

（3）高可靠性：實時監(jiān)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(xù)24H工作模式，一個單元旁路后系統(tǒng)降額8%仍可繼續(xù)運行。

（4）效率高、節(jié)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(jié)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(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場驗證，設備運行良好，實現(xiàn)了四臺變頻器拖動三臺電機三用一備運行，實現(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)污染的變頻設備，性能優(yōu)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(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