CN219513985U - 一种用于调速型汽电双驱系统的变频器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变频器技术领域，涉及一种用于调速型汽电双驱系统的变频器系统，高压配电系统的出线柜和出口断路器柜之间设有四象限变频器模块，四象限变频器模块由至少两个四象限变频器独立模块并联组成，每个四象限变频器独立模块对应一个出口断路器柜，四象限变频器模块通过出口断路器柜与电机连接，高压配电系统为四象限变频器的每个四象限变频器独立模块单独供电或集中供电后在变频器内分配供电；系统简单，投资少，可靠性高，无需配置繁杂的旁路系统，应用范围广，普适性和可靠性强，每个四象限变频器独立模块可单独运行，完好模块正常运行时即可对故障模块进行在线修理更换，不会造成检修停机。

Description

一种用于调速型汽电双驱系统的变频器系统

技术领域：

本实用新型属于变频器技术领域，涉及一种用于调速型汽电双驱系统的变频器系统。

背景技术

目前，在烧结工艺中，主抽风机驱动方式有电机驱动、汽轮机+电机联合驱动等方式，无论是哪种驱动方式，若要实现主抽风机的变转速运行，均需设置变频器，其中纯电机驱动模式下设置普通两象限变频器，汽电双驱模式下需设置四象限变频器。

考虑到主抽风机在烧结生产中的重要性，为尽可能保证主抽风机不意外停机，对可能出现的变频器故障须设置工频旁路，正常运行工况下，变频器回路投入，变频器通过改变电机侧频率实现对电机转速的控制，从而对主抽风机进行转速方式的负荷调节；在变频器突然故障时，为保证主抽风机正常运行，系统可切换至旁路运行，电机在工频转速下驱动主抽风机。但是在实践中，该方法普遍具有以下缺点：一是设置旁路增加了系统投资，且旁路系统大部分时候处于备用状态，投入产出比很差；二是变频器故障而切工频运行后，主抽风机失去了通过转速调节负荷的运行模式，只能通过调节风门开度来调节负荷，电机或汽轮机输出的大量功率通过风门节流被无效浪费；三是烧结工艺中，主抽风机变频器旁路常为“二拖二互切”模式，系统复杂，故障率高，反而增加了系统的不稳定性。因此，亟需一种新型的变频器系统用于调速型汽电双驱系统。

发明内容

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺陷，设计提供一种用于调速型汽电双驱系统的变频器系统。

为实现上述目的，本实用新型所述用于调速型汽电双驱系统的变频器系统包括高压配电系统、四象限变频器模块和电机；高压配电系统采用母线系统，包括进线柜、出线柜、出口断路器柜、电压互感器柜(PT柜)和母线；进线柜、出线柜和电压互感器柜(PT柜)按照通用电学连接方式连接在母线上；出线柜和出口断路器柜之间设有四象限变频器模块，四象限变频器模块由至少两个额定容量不小于50％的四象限变频器独立模块并联组成，每个四象限变频器独立模块对应一个出口断路器柜，四象限变频器模块通过出口断路器柜与电机连接，高压配电系统为四象限变频器的每个四象限变频器独立模块单独供电或集中供电后在变频器内分配供电。

作为本实用新型的进一步技术方案，所述高压配电系统电压为10kV或6kV。

作为本实用新型的进一步技术方案，所述高压配电系统采用两段母线系统或单母线系统，采用两段母线系统时，其中一母线系统设置母联隔离柜，另一母线系统设置联络柜，两段母线系统之间通过母联隔离柜和联络柜连接。

作为本实用新型的进一步技术方案，所述四象限变频器独立模块由输入柜、变压器柜、变换器柜、控制/输出柜、PLC柜和电抗器柜电连接组成，多个四象限变频器独立模块单独通过控制/输出柜连接每个出口断路器柜，或通过同一个控制/输出柜连接对应的出口断路器柜。

作为本实用新型的进一步技术方案，所述电机为同步电机或异步电机。

本实用新型所述变频器系统适用于所有调速型汽电双驱系统，适用汽轮机、电机、风机、变速离合器(有或无均可)为同轴系连接的所有情形。

本实用新型所述变频器系统能实现主抽风机汽电双驱系统在37～50Hz频率范围内变转速运行，也能实现电机在电动机状态下消耗电能输出功率驱动风机，也可实现电机在发电机状态下消耗汽电双驱轴系上功率发出电能通过变频器返送至电网。

本实用新型包含至少两个50％额定容量的四象限变频器独立模块，除容量减半外，每个模块可实现变频器的完整功能，在正常运行工况下，变频器回路投入，变频器通过改变电机侧频率实现对电机转速的控制，从而对主抽风机进行转速方式的负荷调节，在变频器某一模块突然故障时，剩余独立模块可继续正常运行，此时变频器容量会有减少，但是仍可实现电机的启动、调速等所有完整功能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、提高调速型汽电双驱系统的经济效益，在变频器故障时，传统方案切工频运行，本发明的配置方案为切独立模块运行，可保证系统仍能变转速调节，由此带来主抽风机变速调负荷代替节流调负荷，在常规运行工况下，可节约主抽风机功率消耗约10％～45％；

2、系统简单，投资少，可靠性高，无需配置繁杂的旁路系统，在减少投资成本的同时也减少了系统的故障点；

3、应用范围广，可适用于所有变频调速型汽电双驱系统，普适性强；

4、系统可靠性强，每个四象限变频器独立模块可单独运行，完好模块正常运行时即可对故障模块进行在线修理更换，不会造成检修停机。

附图说明

图1为本实用新型所述高压配电系统(两段母线系统)结构示意图。

图2为本实用新型所述四象限变频器独立模块结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实施例所述用于调速型汽电双驱系统的变频器系统的结构如图1和图2所示，包括高压配电系统、四象限变频器模块和电机7；高压配电系统采用母线系统，包括进线柜1、出线柜2、出口断路器柜3、电压互感器柜(PT柜)4和母线9；进线柜1、出线柜2和电压互感器柜(PT柜)4按照通用电学连接方式连接在母线上；出线柜2和出口断路器柜3之间设有四象限变频器模块，四象限变频器模块包括两个额定容量不小于50％的四象限变频器独立模块8，每个四象限变频器独立模块8对应一个出口断路器柜3，四象限变频器模块通过出口断路器柜3与电机7连接，高压配电系统为四象限变频器的每个四象限变频器独立模块8单独供电或集中供电后在变频器内分配供电，所述高压配电系统采用两段母线系统，其中一母线系统设置母联隔离柜5，另一母线系统设置联络柜6，两段母线系统之间通过母联隔离柜5和联络柜6连接；四象限变频器独立模块8由输入柜10、变压器柜11、变换器柜12、控制/输出柜13、PLC柜14和电抗器柜15电连接组成，四象限变频器独立模块8单独通过控制/输出柜13连接每个出口断路器柜3。

实施例2：

本实施例将实施例1的技术方案用于某钢铁集团有限公司城市钢厂搬迁改造项目2×318m²烧结机工程可调速反送电汽电双驱系统，PLC柜14选用型号为S-1500的PLC柜，配置四台主抽风机，每台主抽风机装机方案为BN6.8-1.3/0.3补凝式调速型汽轮机+6.8MW调速型变速离合器+6.9MW异步电机+6.27MW烧结风机，正常运行时，两个四象限变频器独立模块8均通过与进线柜1、母线9、出线柜2、出口断路器柜3、电机7组成的系统共同驱动同一台电机7，在其中一个四象限变频器独立模块8故障时，出现故障的四象限变频器独立模块8及与其相连的出线柜2、出口断路器柜3均切出系统，另一四象限变频器独立模块8及与其相连的出线柜2、出口断路器柜3仍可正常工作，保证电机的正常运行，其中变频器运行频率42～44Hz,汽轮机输出功率约5000～5500kW，烧结风机消耗功率约3800～4300kW，此时电机发电功率约1200～1700kW，此功率小于变频器单一模块的额定功率3450kW，仍然可完美实现变频等所有功能，如按照常规方案，当变频器故障，系统切工频运行，主抽风机实现同样的风量、风压时，只能通过减小风门开度来实现，此时主抽风机消耗功率约4800～5300kW，大大高于变频调速时的功率消耗，非常不经济。

本实施例中，由于汽轮机这一原动机的加入，汽轮机输出功率减去主抽风机消耗的功率后，电机的输出功率或返发电功率都远小于电机的额定功率，在大多数运行工况下，电机功率(用电或发电)仅为其额定功率的20％～35％，因此，与电机容量配套的变频器经常运行的负荷也在50％以下，即使单模块运行也对系统不会造成影响，且完好模块正常运行时即可对故障模块进行在线修理更换，不会造成检修停机。

本文中未详细描述的结构、电路连接方式、系统运行过程中所使用的控制程序均为本领域通用技术。

Claims (5)

1.一种用于调速型汽电双驱系统的变频器系统，其特征在于，包括高压配电系统、四象限变频器模块和电机；高压配电系统采用母线系统，包括进线柜、出线柜、出口断路器柜、电压互感器柜和母线；进线柜、出线柜和电压互感器柜按照通用电学连接方式连接在母线上；出线柜和出口断路器柜之间设有四象限变频器模块，四象限变频器模块由至少两个额定容量不小于50％的四象限变频器独立模块并联组成，每个四象限变频器独立模块对应一个出口断路器柜，四象限变频器模块通过出口断路器柜与电机连接，高压配电系统为四象限变频器的每个四象限变频器独立模块单独供电或集中供电后在变频器内分配供电。

2.根据权利要求1所述用于调速型汽电双驱系统的变频器系统，其特征在于，所述高压配电系统电压为10kV或6kV。

3.根据权利要求2所述用于调速型汽电双驱系统的变频器系统，其特征在于，所述高压配电系统采用两段母线系统或单母线系统，采用两段母线系统时，其中一母线系统设置母联隔离柜，另一母线系统设置联络柜，两段母线系统之间通过母联隔离柜和联络柜连接。

4.根据权利要求3所述用于调速型汽电双驱系统的变频器系统，其特征在于，所述四象限变频器独立模块由输入柜、变压器柜、变换器柜、控制/输出柜、PLC柜和电抗器柜电连接组成，多个四象限变频器独立模块单独通过控制/输出柜连接每个出口断路器柜，或通过同一个控制/输出柜连接对应的出口断路器柜。

5.根据权利要求1所述用于调速型汽电双驱系统的变频器系统，其特征在于，所述电机为同步电机或异步电机。