水泥厂排风机高压变频技改及施工方案.doc
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1、 云南易门大椿树水泥有限责任公司排风机高压变频改造技术及施工方案编制单位:深圳市库马克新技术股份有限公司地址:深圳市福田区泰然工贸园苍松工业大厦706号 邮编:518048电话:0755-83843111 传真:0755-8384310824小时技术服务热线电话:0755-83435656网址: E-mail:business目 录1技改项目概况41.1改造公司简介41.2改造项目原系统现状41.3原排风机高压变频系统42技改技术方案62.1改造方案说明62.1.1主回路技术方案62.2改造方案高压变频选择72.2.1高压变频器技术参数72.3电气设备改造方案的选择92.3.1更换功率单元柜、
2、控制柜方案92.3.2设备整体全新更换方案92.4高压变频调速系统选型92.4.1ES9000高压变频装置102.5散热设计方案112.5.1风道散热方式:112.5.2空调散热方式132.5.3空水冷却散热方式142.5.4改造项目推荐冷却方案163设备供货范围173.1设备供货清单。173.2备品配件清单173.3专用工具供应清单174工程施工方案184.1生产期的详细安排与组织184.2项目主要负责人一览表244.3现场施工方案264.3.1项目改造范围264.3.2编制依据264.3.3技改工程施工概况264.3.4施工目标274.3.5施工准备274.3.6生产临时设施布置284.3
3、.7施工方案284.3.8劳动力及设备机具需用计划314.3.9工程主要施工机械表314.3.10施工质量保证措施315安全文明施工保证措施325.1总则325.2注意事项415.3危险源及预防措施415.4质量验收415.5改造工作的难点与应对416深圳市库马克新技术股份有限公司优势简介426.1公司简介426.2资质优势:436.3ES9000系列高压变频器产品技术优势436.4ES9000系列高压变频器产品研发、生产、检测、工程实施及售后服务优势456.5ES9000系列高压变频器技术特点:476.6深圳库马克公司承建该项目的优势:537ES9000高压变频器介绍547.1ES9000高
4、压变频装置特点547.1.1高可靠性547.1.2通用性强567.1.3优良的输入侧特性567.1.4卓越的输出侧特性567.1.5高系统运行效率577.1.6可靠的工频/变频自动切换功能577.1.7完善的故障处理功能577.2ES9000高压变频装置系统结构587.2.1主回路结构587.2.2输入侧移相变压器供电原理597.2.3输出侧单元叠加逆变原理607.2.4功率单元内部结构617.2.5外部接口627.3标准应用宏637.4用户界面658高压变频器生产工艺流程及检验措施介绍669深圳市库马克新技术股份有限公司简介729.1企业文化749.1.1企业拥有的商标759.1.2公司技术
5、实力759.1.3公司其他实力801 技改项目概况1.1 改造公司简介云南易门大椿树水泥有限责任公司系云南省有色地质局的下属骨干企业,位于易门县大椿树工业园区,交通十分便捷。公司始建于1985年,起初为年产5万吨的立窑水泥生产企业,后按照国家调整的产业发展目标进行了提质增量的新建式改造。自2005年起到2008年止,公司建成了两条日产熟料分别为1200吨和2300吨的新型干法生产线,现有员工450人,其中有大、中专以上学历的人员122人,中级以上技术职称的人员38人。公司可生产各种标号的普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥,且采用了当今较先进的窑外预热分解生产工艺,配备了立磨、水泥高效选粉机和辊压粉
6、磨机等先进设备,使整个生产流程实现了DCS自动控制,年产熟料、水泥分别达到了120万吨和150万吨以上,年产值近4亿元。1.2 改造项目原系统现状云南易门大椿树水泥有限责任公司排风机电机参数1600KW/10KV,原系统采用哈尔滨九州电气公司高压变频器,变频系统技术方案为一拖一手动旁路切换方案。当前系统存在的问题如下: 由于年限已久,近年故障频繁,模块损坏较多,主板已做过更换。 设备已过质保期,原高压变频单位给出的功率单元等备件及维护成本非常高。 设备现场灰尘大,环境恶劣,影响原设备正常运行。由于排风机为水泥生产比较重要环节,一旦运行停止将会影响到整个水泥生产线的生产工艺,频繁的故障给用户造成
7、巨大经济损失,考虑到整个变频系统当前实际运行情况,云南易门大椿树水泥有限责任公司决定对原变频系统进行改造,以满足将来的生产需求。1.3 原排风机高压变频系统原高压变频器装置包括:主要设备为旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜、控制柜等设备。变频控制为一拖一手动工频旁路方案。变频调速系统接于 10kV电压等级的主动力电源系统,用于电动机的变频调速。10KV母线输出真空断路器及10KV高压电动机为原有设备。原设计方案如下:原系统由3个高压隔离开关QS41、QS42和QS43和高压开关QF、电动机M组成(如图1.1)。QS42和QS43之间存在机械互锁逻辑,不能同时闭合。变频运行时,QS43断开,QS4
8、1和QS42闭合;工频运行时,QS41和QS42断开,QS43闭合。高压开关QF、电动机M为现场原有设备。图1.1 原变频系统控制图2 技改技术方案2.1 改造方案说明本次电气技术改造主要涉及以下几方面:系统主回路控制方案、高压变频器配置参数、变频器系统控制方案、散热方案。根据原系统当前实际运行情况,结合我公司多年来在类似工程改造项目上的经验,我公司建议拆除原高压变频系统,推荐更换我公司生产的具有自主品牌的ES9000系列高压变频节能宝。2.1.1 主回路技术方案系统主回路采用一拖一手动旁路工作方式,高压变频装置主回路图如2.1:图2.1 一拖一变频调速自动旁路方案图 方案描述:高压断路器QF
9、与电机M为原设备。10kV电源经断路器QF至变频装置刀闸QS1,再到高压变频调速装置系统,变频装置输出经刀闸QF2送至电动机。一旦变频装置出现故障,即可马上断开输入侧10kV开关及刀闸QF1,将变频装置隔离,切换刀闸QF2至工频侧。刀闸QF1、QF2之间具有闭锁和防止误操作功能。当任一回路出现问题需要维护处理时,可以断开相应回路隔离开关,形成明显隔离断点,便于人工检修。2.2 改造方案高压变频选择技改项目设备排风机参数为1600KW/10KV,为不破坏原排风机系统工作方式,改造后,新变频系统仍采用一拖一手动旁路控制模式。本方案经济性好、技术可靠、维护成本低。对于高压变频器的选型,选用我公司生产
10、的具有国际先进水平、高可靠性、高性能ES9000系列变频节能宝。ES9000高压变频节能宝产品具有磁通优化功能、比普通高压变频器更节能,ES9000高压变频节能宝能根据负载的变化及电机的性能、在拖动电机运行时、自动对电机拖动系统进行磁通优化、可将包括电机和变频器在内的电机拖动系统的效率提高1-10%,使用户获得更多的节能效益。2.2.1 高压变频器技术参数序号规 范参 数备 注1使用标准Q/CP BLH003-20072型式及型号ES9000A-2000-10K适配1600KW/10KV电机3供货商及产地CMK4安装地点室内5技术方案多级模块串联,交直交、高高方式6对电动机要求普通鼠笼式异步电
11、机7额定输入电压/允许变化范围10kV10%8变压器调压范围5%9系统输出电压010kV10系统输出电流115A11逆变侧最高输出电压10kV12额定容量2000 kVA13额定输入频率/允许变化范围50Hz10%14对电网电压波动的敏感性-35%+15%15输入侧功率因数0.95(20%负载)16变频器效率0.9617控制方式多级正弦PWM控制18控制电源一路AC 220V 容量不小于3KVA,用户可选配UPS,供变频器控制系统使用。用户提供(每套)AC380V/10kVA,三相四线,供变频器冷却风机使用。19电网侧变换器型式及元件48脉冲,二极管三相全桥20电机侧逆变器型式及元件IGBT
12、逆变桥 串连21电隔离部分是否采用光纤电缆采用安捷伦光纤连接22冷却方式强迫风冷23标准控制连接硬连接24过程控制方式开环25操作界面中文人机界面26变频装置外形尺寸(长深高)5300*1300*2520含旁路柜27变频装置重量9000kg28防护等级IP3029柜体摆放方式并列安装(变频器与旁路柜)30柜体颜色31进出线方式下进下出2.3 电气设备改造方案的选择2.3.1 更换功率单元柜、控制柜方案原排风机高压变频调速系统中,产生故障比较频繁的器件为功率单元与电路板,因此,可在保留原旁路柜、移相变压器柜的基础上对变频系统进行改造。此改造方式为拆除原高压变频系统功率单元柜与控制柜,更换新的功率
13、单元柜与控制柜。由于此方式需要拆除原系统移相变压器至功率单元的所有动力电缆,施工量大,投资改造工期长,需根据原旁路柜与变压器柜系统接口定义重新设置软件参数,且为日后的新设备与旧设备之间产生的质保与维护带来不便。2.3.2 设备整体全新更换方案原高压变频系统整体拆除,更换我公司高压变频装置ES9000系列高压变频器,包含旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜、控制柜。此方案整体将原系统更换为我公司高压变频系统,设计施工简便、维护成本低,投资工期短,我公司建议采用设备整体更新方案作为此次改造电气技术方案。 2.4 高压变频调速系统选型高压大功率变频调速系统具有技术含量高、开发难度大、研发费用高的特点,它
14、应用在生产的重要部位,一旦出现质量事故,将会给用户带来比节能还要昂贵的损失,甚至严重的后果。使得用户对产品的品质和可靠性要求相当严格。 深圳库马克新技术股份有限公司从企业的长远利益着想,为了保证产品品质,对用户高度负责,采用我公司自主生产的高科技节能改造产品-ES9000系列高压变频系统,对高压电机进行改造。在保证用户用电安全和不影响用户用电水平的前提下,提升电能使用效率,优化电力品质,从而达到节约电费成本,保护用电设备的目的。该系统应用在国内各个行业多种复杂工况,截止目前已经有几百套的运行案例,其产品的可靠性和稳定性遥遥领先于同行业。根据设备负荷情况,依据电机的额定电压与额定电流,结合我司以
15、往众多电厂高压变频节能改造的经验,该方案中、高压变频器选用我公司生产的ES9000系列高性能高压变频器,因此次改造设备均为平方转矩负载,根据国标要求的轻载设备的选型原则(即变频器额定电流电机额定电流,变频器额定功率电机额定功率,电压等级一致),我们的选型如下:改造系统引风机变频器的选型序号设备名称工序名称电机功率(KW)额定电压(KV)额定电流(A)变频器选型单位数量控制方式1排风机水泥烧结160010ES9000A-2000-10K套1一拖一手动旁路2.4.1 ES9000高压变频装置ES9000系列高压变频节能宝采用多单元串联结构,主回路主要由多绕组供电变压器和数个逆变单元构成。多绕组供电
16、变压器为每个逆变单元单独供电,并实现单元之间的供电电源隔离和与电网之间的隔离。逆变单元是核心功率部件,其开关器件为IGBT。典型的主回路结构如图2.2所示。2.2 输入侧移相变压器供电原理 ES9000高压变频节能宝的输入侧配置有多绕组隔离变压器,变压器的副边有多个相互隔离的三相绕组,每三个三相绕组组成一个同相位组,向三个单元独立供电,形成6脉冲整流输入。10KV等级的ES9000有8个同相位组,8个同相位组构成48脉冲输入。2.5 散热设计方案高压变频调速统采用移相隔离变压器和大功率高频电力电子元件,其发热量较大,系统效率约97%、约4%的功率以发热形式消耗;同时运行环境的温度影响系统运行的
17、稳定性及功率元件的使用寿命,因此为了使变频器能长期稳定和可靠地运行,对变频器的安装环境温度要求很严格:-5至+45,温度变化应不大于5K/h 。针对现场不同的环境工况,当前国内高压变频系统主要有一下几种散热方式:风道散热、空调散热、空水冷却器散热等冷却方式。2.5.1 风道散热方式:主要针对于现场环境清洁、空气中灰尘少、并且环境温度能够满足设备运行温度要求的可采用风道散热设计 。如果变频器柜顶风机距出风口较近(小于2.5米,中间无转折),出风口可不加装辅助排风机;如果出风口的现场施工存在不便,风道需有转折,则可以考虑加装风机强迫排风,排风机的排风量必须不小于变频器柜顶风机的排风量。注意事项:进
18、风口面积必须足够大,防止室内形成负压,产生高海拔效应,人为的降低设备系统容量。进风口必须加装方便拆卸的防尘滤网,防尘滤网必须定期更换、冲洗。风道材料:采用喷漆的冷轧钢板、白铁皮或者不锈钢。进风口的下边沿一般在墙壁距地面0.5m1.0m处。风道散热的优缺点 :成本低,可靠性高,散热效果良好 ,可靠性高;不能使用于现场比较脏,灰尘比较大的环境。主要用于电机功率比较小的系统。变频室进风口的面积需要根据系统的具体情况进行确定,并且风口应设置空气过滤网,过滤网的网孔不得大于55mm。系统的通风量Qf,假定进风口的风速V不超过3m/s,由Qf=SV可知,进风口的面积SQf/V。根据风冷系统的散热原理,Q=
19、tQfCp,其中:Q:系统总的损耗功率t:空气进口与出口的温差;Qf:总的通风量Cp:空气的比热:1005J/kg:空气的密度:1.165kg/m3根据以上条件计算出t(空气进口与出口的温差)。出风口大小根据我公司配套散热风扇来选择,出风口与周围障碍物的距离不得小于1m,出口风速一般控制在10m/s以内,不得放置在迎风处,出风口所在环境的压强不得高于标准大气压,不得向密闭的环境、放置有发热的电器环境、高温的环境等等排放变频系统热风。由于我们使用的风机正常情况是逆时针旋转,因此设计出风口时不得逆着风机旋转的方向放置。如图2.3所示。图2.3加装风道散热方式如果变频器柜顶风机距出风口较近(小于2米
20、,中间无转折),出风口可不加装辅助排风机。如果变频器柜顶风机距出风口较远或者出风口的现场施工存在不便,风道需有转折,则可以考虑加装风机强迫排风,排风机的排风量必须不小于变频器柜顶风机的排风量。风道的具体施工可在变频器安装就位后,在现场进行。我公司安装调试人员可在现场进行指导。2.5.2 空调散热方式针对有些电机功率比较大,且对环境要求比较高的场合,可采取加装空调散热方式,能使室内外空气没有直接流通,容易保证室内环境清洁。现场环境灰尘比较大或者冶金行业灰尘中含有导电粉尘的项目都适合选用。变频器安装空调时,要求变频器控制室空间尽可能小,并且做好密封。空调容量的确定:原则:按照变频器的发热量和控制室
21、环境实用面积来选择空调的容量。变频器发热根据运行工况选择,考虑一定的裕量,最大发热量为变频器额定功率的4%。所谓的空调“匹”数,原指输入功率的大小,包括压缩机、风扇电机及电控部分所消耗的能量,制冷量以输出功率的多少计算。一般来说,1匹空调的制冷量大致为2000大卡,换算成国际单位应乘以1.162,故1匹之制冷量应为2000大卡1.162=2324(W),这里的W(瓦)即表示制冷量,则1.5匹的应为2000大卡1.51.162=3486(W),以此类推。根据此情况,则大致能判定空调的匹数和制冷量,一般情况下,2200W-2600W都可称为1匹,4500(W)-5100(W)可称为2匹,3200W
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