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1前言
        東莞市上隆紙業(yè)有限公司成立于2007年，位于廣東省東莞市中堂鎮潢涌工業(yè)園、廣東省中堂北海仔造紙產(chǎn)業(yè)基地內。傍依東江，北接廣州，南壤深圳，毗鄰港澳，廣園、廣深、107國道三條經(jīng)濟大動(dòng)脈與黃浦、新沙港、虎門(mén)碼頭及廣深鐵路中轉站構成縱橫交錯、四通八達的交通網(wǎng)絡(luò )，為公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了得天獨厚的水陸地理條件。
公司一期工程投資了5億元，裝備了一臺130噸循環(huán)硫化床鍋爐和18000kW汽輪發(fā)電機組，二條4800cm，600m/min的高速抄紙機及大型水力碎漿機、高濃碎漿機、熱分散設備、大直徑盤(pán)磨機、多壓力成型器等。主要產(chǎn)品有高強瓦楞原紙、掛面箱板紙、仿牛皮卡紙。
        2008年，在自備電站建設時(shí)引進(jìn)了新風(fēng)光電子公司的710kW/10kV和560kW/10kV兩臺高壓變頻器，分別用在1#和2#的引風(fēng)機上。投運后，設備一直比較運行穩定，節能效果明顯。
        近年，由于現場(chǎng)環(huán)境酸性比較強，對設備腐蝕嚴重。為了保證生產(chǎn)的穩定，方便對高壓變頻器進(jìn)行維護檢修，用戶(hù)準備增加一臺備用變頻器。新風(fēng)光電子科技股份有限公司采用第六代高壓變頻器為現場(chǎng)設計了一種新型備用投切應用。
2 火力發(fā)電工藝介紹
2.1自備電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程
       發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程概括起來(lái)是：先把煤磨成很細的煤粉，再借助熱風(fēng)送入鍋爐內充分燃燒，使儲存于燃料中的化學(xué)能轉變?yōu)闊崮?；鍋爐內的水吸熱后在一定壓力下變?yōu)轱柡驼羝?，飽和蒸汽在過(guò)熱器內繼續加熱成過(guò)熱蒸汽，沿新汽管道進(jìn)入汽輪機，在汽輪機內膨脹做功，驅動(dòng)汽輪發(fā)電機組旋轉，將蒸汽內能轉換成汽輪發(fā)電機組轉子系統旋轉的機械能；發(fā)電機轉子旋轉時(shí)，在發(fā)電機轉子內由勵磁電流形成的磁場(chǎng)也隨之旋轉，使定子線(xiàn)圈所交鏈的磁通發(fā)生周期性的變化，在定子線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應電勢，發(fā)出電能，供給廠(chǎng)區用電設備。

 
圖1 發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程框圖

2.2自備電廠(chǎng)生產(chǎn)工藝流程
電廠(chǎng)主要設備：鍋爐、汽輪機、發(fā)電機。
電廠(chǎng)主要組成：風(fēng)系統、燃料輸送系統、給水蒸汽系統、冷卻系統。鍋爐是一個(gè)換熱器，主要由爐膛、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空氣預熱器組成。

 
圖2 電廠(chǎng)生產(chǎn)工藝流程
 
圖3 自備電廠(chǎng)現場(chǎng)圖

電廠(chǎng)排煙系統：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動(dòng)干燥的燃料進(jìn)入爐膛，維持爐膛穩定風(fēng)壓以穩定燃燒。
一次風(fēng)機：將干燥燃料送入爐膛。
二次風(fēng)機：克服空氣預熱器、風(fēng)道及燃燒器阻力，輸送燃燒風(fēng)，維持燃料充分燃燒。
引風(fēng)機：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動(dòng)煙氣。
3新風(fēng)光備用變頻器改造設計
3.1主回路結構

 
圖4 變頻器改造主回路圖

3.2邏輯控制介紹
        1#和2#是原來(lái)兩套變頻器系統，3#是新上備用變頻器。正常情況下KM3，KM8吸合，1#和2#變頻器分別驅動(dòng)兩臺電機。假如1#變頻器出現故障，KM3交流接觸器斷開(kāi)，KM5吸合。3#變頻器以飛車(chē)啟動(dòng)模式把電機帶起來(lái)，不影響生產(chǎn)。假如2#變頻器出現故障，KM8交流接觸器斷開(kāi)，KM6吸合，3#變頻器以飛車(chē)啟動(dòng)模式把電機帶起來(lái)。把故障變頻器維修好后，給3#備用變頻器切換信號，3#變頻器輸出交流接觸器KM5或KM6斷開(kāi)，原來(lái)對應的接觸器吸合，維修后的變頻器以飛車(chē)形式啟動(dòng)。同樣，如果開(kāi)始投入的是2#和3#變頻器，其中的一臺出現故障，也可以切換到1#變頻器上。實(shí)現了1#，2#、3#三臺變頻器之間的任意切換。
（1）刀閘狀態(tài)錯誤報警
開(kāi)機狀態(tài)下K1斷開(kāi)報警。
開(kāi)機狀態(tài)下K2斷開(kāi)報警。
（2）接觸器邏輯錯誤
所有接觸器該合未合或該斷未斷報接觸器故障。
KM5或KM6邏輯錯誤作為重故障處理：封波，停機，聯(lián)跳高壓。
刀閘錯誤狀態(tài)和接觸器邏輯錯誤狀態(tài)使用Modbus  Address 18 VW314，具體見(jiàn)表1所示。

（3）開(kāi)機刀閘條件2
開(kāi)機刀閘條件2滿(mǎn)足的條件為：K1閉合，K2閉合，KM5或KM6有且只有一個(gè)吸合，有高壓就緒。
（4）高壓允許刀閘條件
高壓允許刀閘條件1滿(mǎn)足的條件：K1閉合，K2閉合。高壓允許刀閘條件2始終不滿(mǎn)足。
（5）聯(lián)跳高壓刀閘條件
聯(lián)跳高壓刀閘條件滿(mǎn)足的條件：無(wú)接觸器邏輯錯誤，K1閉合，K2閉合
（6）KM3控制邏輯
KM3的邏輯控制如圖5所示

 
圖5 KM3的邏輯控制

（7）KM4的控制邏輯
KM4的合斷邏輯與KM3類(lèi)似，只是吸合條件判斷變?yōu)榕袛郖M3是否吸合。
（8）KM5的控制邏輯
KM5的合斷邏輯除必須先滿(mǎn)足FGI變頻器滿(mǎn)足無(wú)故障，無(wú)急停狀態(tài)，K1閉合，K2閉合，有高壓就緒的條件下，還要滿(mǎn)足與KM3類(lèi)似的互鎖條件。
（9）KM6的控制邏輯
KM6的控制邏輯與KM5類(lèi)似。
（10）KM7的控制邏輯
KM7的控制邏輯與KM3類(lèi)似，條件與KM3的條件如同鏡像。
（11）KM8的控制邏輯
KM8的控制邏輯與KM7類(lèi)似，只是吸合條件判斷變?yōu)榕袛郖M7是否吸合。
經(jīng)過(guò)此種邏輯控制，實(shí)現了3#變頻器與其他兩臺變頻器的切換邏輯功能。
4新風(fēng)光第六代高壓變頻技術(shù)優(yōu)勢
        具體來(lái)說(shuō)，風(fēng)光第六代高壓變頻器除具有一般普通高壓變頻器的性能外，還具有以下突出特點(diǎn)：
(1)采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準。
(2)矢量控制技術(shù)，通過(guò)測量和控制交流電動(dòng)機定子電流矢量，根據磁場(chǎng)定向原理分別對交流電動(dòng)機的勵磁電流和轉矩電流進(jìn)行控制，從而達到控制交流電動(dòng)機轉矩的目的。啟動(dòng)轉矩大，轉矩動(dòng)態(tài)響應快，調速精度高，帶負載能力強。
(3)快速飛車(chē)啟動(dòng)功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉的情況下直接起動(dòng)。在變頻器受到負載沖擊保護后可對其自動(dòng)復位，然后再自動(dòng)啟動(dòng)，即可避免重要場(chǎng)合（如水泥廠(chǎng)高溫風(fēng)機）變頻保護停機造成的損失?？焖亠w車(chē)啟動(dòng)技術(shù)可實(shí)現變頻器在0.1s之內從保護狀態(tài)復位重新帶載運行。
(4)工頻/變頻無(wú)擾切換技術(shù)?，F在的高壓變頻調速系統一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時(shí)能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式，手動(dòng)旁路需人工操作，適應于無(wú)備用裝置或不重要的運行工況，自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉換至工頻運行。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉換至工頻運行狀態(tài)，還可實(shí)現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻運行的功能，整個(gè)轉換過(guò)程不會(huì )對用戶(hù)設備的運行造成任何影響。
(5)電網(wǎng)瞬時(shí)掉電重啟技術(shù)，電網(wǎng)瞬間掉電可自動(dòng)重啟，可提供最長(cháng)60s的等待時(shí)間。
(6)線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出較大且不相等的前提下保證較大的線(xiàn)電壓均衡輸出。
(7)振蕩抑制技術(shù)，電機輕載或者空載的時(shí)候會(huì )出現局部不穩定現象，這時(shí)電流幅值波動(dòng)很大，電流的振蕩有可能會(huì )導致系統因為過(guò)流或過(guò)壓而觸發(fā)保護。新風(fēng)光公司采用優(yōu)越的電流算法，有效地抑制電流的振蕩，保證系統穩定可靠的工作。
(8)多機主從控制技術(shù)，變頻器具備主從控制功能，多臺變頻器之間可通過(guò)數據總線(xiàn)組成主從控制網(wǎng)絡(luò )。將其中的一臺設為主機，其他設為從機，主機實(shí)時(shí)采集各從機的狀態(tài)信息，同時(shí)發(fā)送給各從機頻率、轉矩指令，實(shí)現各臺變頻器的功率平衡和綜合控制。該技術(shù)適用于皮帶機、摩擦式提升機等需要功率平衡控制的場(chǎng)合。
(9)輸出電壓自動(dòng)穩壓技術(shù)，變頻器實(shí)時(shí)檢測各單元母線(xiàn)電壓，根據母線(xiàn)電壓調整輸出電壓，從而實(shí)現自動(dòng)穩壓功能。避免電網(wǎng)波動(dòng)對輸出電壓的影響。
(10)故障單元熱復位技術(shù)，若單元在運行中故障，且變頻器對其旁路繼續運行，此時(shí)可在運行中對故障單元進(jìn)行復位，不必等變頻器停機。
（11）單元直流電壓檢測：實(shí)時(shí)顯示檢測系統的直流電壓，從而實(shí)現輸出電壓的優(yōu)化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統控制性能，并可使保證運行維護人員實(shí)現對功率單元運行狀況的全面把握。
（12）具備突發(fā)相間短路保護功能。如果由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會(huì )導致重大事故。變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發(fā)生。
（13）限流功能：當變頻器輸出電流超過(guò)設定值，變頻器將自動(dòng)限制電流輸出，避免變頻器在加減速過(guò)程中或因負載突然變化而引起的過(guò)流保護，最大限度減少停機次數。
（14）多種控制方式，可選擇本機控制、遠控盒控制、DCS控制支持MODBUS、PROFIBUS等通訊協(xié)議頻率設定可以現場(chǎng)給定、通訊給定等支持頻率預設、加減速功能。  
5結束語(yǔ)
        在經(jīng)過(guò)現場(chǎng)安裝調試后證明，新風(fēng)光電子此種備用設計結構簡(jiǎn)單，經(jīng)濟實(shí)用，滿(mǎn)足了現場(chǎng)工藝要求。為我們在其他現場(chǎng)進(jìn)行類(lèi)似改造時(shí)提供了一種可借鑒的經(jīng)驗。