摘  要：本文介紹了英威騰GD5000高壓變頻器在晉煤集團旗下企業上的應用，并結合項目的具體情況，闡述了項目建設期間遇到的問題和相應的解決方案，同時對高壓變頻器的節能效果進行了分析。

關鍵詞： 英威騰  高壓變頻器  風機  節能

Abstract: This article introduces the applications of the invt GD5000 high-voltage inverter in the JinMei Group subsidiary enterprise.Combined with the specific circumstances of the project , details the problem encountered during the project construction and the appropriate solutions ,at the same time, the Energy-saving effect of high-voltage inverter are analyzesed.

Keywords： invt  high-voltage inverter  fan  energy-saving

1.引言

風機，水泵作為工業企業中的重要輔助設備，功率大，能耗高，在整個企業的能源消耗中占有相當大的比例。目前，隨著能源供應日趨緊張，環境破壞日趨嚴重，節能減排已成為我國的基本國策，各企業必須通過各種途徑降低能耗，改善工藝，以獲得最佳的經濟效益和最高的勞動生產率，因此高壓變頻器進行節能改造對于工業企業降低生產成本、提高生產效率和產品競爭力有著尤為重要的意義。

2.項目概況

    晉煤集團是全中國最大的煤化工企業集團，2013年位列世界企業500強第435位，中國企業500強第79位，中國企業效益200佳第132位，實現營業收入2000億元以上。作為晉煤集團旗下的一個全資子公司，河南晉煤天慶煤化工有限責任公司是河南省煤化行業重點發展企業之一，公司主營業務為液氮、尿素、煤制燃氣等化肥化工產品。

2013年該企業投建一套現代化尿素生產裝置，新建項目中裝配了4組鍋爐系統，其中2組用來發電，另外2組產生蒸汽作為尿素生產的原料，每組鍋爐均配置2臺引風機，共8臺，電機容量為10kV/800kW，鍋爐給水泵電機容量為10kV/1600kW。為了響應國家節能減排的號召，提高企業核心競爭力，該公司經多方實地考察調研，最終選擇了我司GD5000高壓變頻器進行項目建設。

3.方案分析

眾所周知，在鍋爐系統中，引風機和給水泵是非常關鍵的輔助設備，運行過程中稍有問題就會引起鍋爐系統無法正常工作，影響生產，嚴重時可能造成鍋爐等相關設備嚴重損壞,給企業帶來不可估量的經濟損失，而且煤化工企業生產連續性較強，除了檢修期間，一般不允許停機，因此,對高壓變頻器的性能有較高的要求。

為了保證產品質量，我司產品的核心器件（如：直流母線電容，IGBT，ARM，DSP，FPGA等）均采用了國外知名品牌，為了進一步提高系統穩定性，經過與客戶技術人員多次溝通，現場每臺變頻器采用一拖一手動旁路柜方案，以做工頻備用，而且變頻系統通過硬連接的方式與用戶DCS進行數據交換，實現了設備集中化管理與監控。變頻器選型如下表所示：

由于變頻器數量較多，而且客戶現場變頻器室空間有限，熱量不容易散發，正常情況下室內需要裝配空調進行冷卻。一般情況下，變頻器大約4%的能量以熱量的形式耗散，則9臺機器總散熱功率為320kW，在不考慮其它因素的情況下，需要總功率約為128匹的空調（1匹空調的制冷量大約為2.5kW)，每年按運行300天來算，則產生的電費為677376元，由此產生的電費是一筆不小的數目。為了給客戶節省成本，我司技術人員經過多次實地考察和周密的分析計算，決定采用風道式散熱方式，即將變頻器產生的熱風通過風道直接排到室外，這樣可節省空調設備、電費等一系列的開支。另外，進風孔還加裝過濾網，做了防塵處理。實踐證明，此種冷卻方式既簡單又經濟，維護也方便，完全滿足客戶要求。

4.GD5000產品介紹

    深圳市英威騰電氣股份有限公司的GD5000系列高壓變頻器由變壓器柜、功率單元柜和控制柜三個部分組成，系統采用了當前最主流成熟的功率單元串聯結構，控制系統采用DSP+ARM+FPGA三核技術，集成了最為先進的矢量控制算法，同時兼容高性能VF控制方式，主要具有以下的應用特點： 

輸入輸出“完美無諧波”

GD5000系列高壓變頻器設計時遵循了最嚴格的電壓、電流諧波畸變標準IEEE 519 1992，輸入側通過移相變壓器進行多脈沖整流(10kV為48脈沖)，網側電流諧波小，其THD≤2%；輸出采用了多重化PWM技術，輸出為近乎完美的正弦波，無需加裝輸出濾波器，電機轉矩脈動小，輸出dV/dt和共模電壓小，對電動機無應力損害，其輸出電流THD≤2%。

高功率因素與高效率 

GD5000高壓變頻器在滿載情況下，系統在沒有使用任何外部功率因素補償裝置的情況下，功率因素≥0.97；整機效率≥0.96。

LVRT低電壓穿越技術

GD5000系列高壓變頻調速系統具有AVR(電壓自動調節)功能，在母線電壓頻繁波動的場合，系統輸出穩定。電網電壓在-15% ~ +20%之間波動，系統仍能滿載輸出；電網電壓在-50% ~-15%之間波動，系統不停機，降額運行。

系統運行過程中，在設置的時間內(0~5s可設置)掉電，系統不停機，而且電網恢復正常后能自行啟動，避免了系統電源瞬間掉電時因停機造成的影響。

全頻段轉速追蹤

GD5000系列高壓變頻調速系統在無速度傳感器的情況下能精準追蹤電機當前的轉速與方向，可輕松實現飛車啟動。

強大的過載能力

GD5000系列高壓變頻器在選擇器件時留有充足的裕量，在120%額定電流的情況下可持續運行2分鐘，150%額定電流持續5s，200%額定電流則立即保護。

加減速自適應功能

GD5000系列變頻器具有優異的“防失速”功能，當加減速時間設置不合理時，系統能自動調節，保證系統不會因加減速時間設置過短而使系統產生過壓過流導致停機的現象發生。

頻率跳躍功能

GD5000系列變頻器具有2組(可定制)共振點頻率跳躍功能，可避免設備喘振現象。當變頻器某個輸出頻率點使整個系統發生共振時，變頻器可以設定跳躍過此頻率，防止共振對設備的危害。

多種單元旁路技術

GD5000系列變頻器功率單元在發生故障時可手動或自動旁路，旁路技術有同級旁路和中性點偏移旁路兩種。故障單元旁路時，可利用功率單元內部模塊旁路(電子式旁路)，亦可利用外部接觸器旁路(機械式旁路)。

豐富的用戶端子接口

GD5000系列高壓變頻器提供16路數字量輸入，20路繼電器輸出，3路模擬量輸入，4路模擬量輸出，1路高速脈沖輸入，1路高速脈沖輸出端子，每個端子的功能都可以使用功能碼進行設定。

豐富的總線接口

GD5000系列高壓變頻器支持Modbus，Profibus(選配)，UDP/IP(選配)協議，方便與用戶DCS系統相連，實現設備集中化監控和管理。

支持遠程/就地操作

GD5000系列高壓變頻器支持兩種操作方式：就地和遠程。就地狀態下，可通過控制面板上的觸摸屏對變頻器進行操作；遠程狀態下，可通過用戶多功能端子或者現場總線對變頻器進行設置和監控。

完善的保護功能

GD5000系列高壓變頻器具有完善的保護功能。部分保護功能如下：接地保護，短路保護，過載保護，過流保護，過壓保護，欠壓保護，過熱保護，缺相保護，光纖故障保護等。發生故障時，系統會發出聲光警報，人機界面會顯示故障類型以及確切的位置，同時變頻器會根據用戶的設置進行保護動作，如當發生重故障時，系統停機并聯跳輸入側高壓開關。

友好的人機交互界面

GD5000系列高壓變頻器具有友好、快捷的中文操作界面，軟件完全自主開發，標準化設計；界面顯示內容豐富且直觀形象，可操作性強，能夠實時顯示系統狀態變量，具有故障信息查詢、運行數據記錄、變頻器參數查詢及設置等功能。

5.效益分析

    根據變頻器運行數據分析得知，引風機和給水泵節電率至少達到26%，9臺電機總功率為8000kW，按每年運行300天計算，可節約電能至少為14976000度，當地企業用電電價取0.6元，則年節電費用高達8985600元。

    從數據分析可以看出，使用變頻器后，不僅在節能方面給企業帶來巨大的效益，而且對尿素的生產工藝有了明顯的改善，如無啟動沖擊電流，自動化程度高，設備維護周期長，維護簡單，成本降低等。

6.結束語

晉煤天慶尿素生產線投運以來，我司變頻器運行情況良好，獲得了明顯的經濟效益，得到了客戶和現場操作人員的一致好評和認可。此次英威騰GD5000高壓變頻器在煤化企業中的成功運用，不僅幫客戶解決了“高能耗，低效率”的問題，而且為我司在該行業內的發展打下了堅實的基礎，同時還增強了廣大客戶對我司產品的信心。