一、前言
山東盛陽集團焦化廠煤氣鼓風機屬于焦化系統關鍵風機，對拖動該風機變頻設備的可靠性和穩定性要求較高，非計劃停機一次可造成焦化爐內隔熱材料嚴重受損，爐內結焦，造成重大經濟損失，且會造成大量煙塵。在當前環保要求越來越嚴的情況下，嚴重的情況下會造成企業停產整頓，造成不可挽回的經濟損失。在此基礎上，森蘭的技術專家團隊在國內首創了雙機熱備高壓變頻器自動切換控制系統，經過現場的實際應用，證明該系統大大提高了煤氣鼓風機運行的可靠性，具有廣泛的應用推廣價值，并產生可觀的社會經濟效益。
二、項目概況
山東盛陽集團有限公司成立于2010年3月。現已形成以煤焦化工、建筑陶瓷、鎳鐵合金、不銹鋼材料、煤氣供應和商業貿易為一體的多元化集團公司。目前，集團已初步形成年產焦炭170萬噸、焦油7.85萬噸、粗苯2.48萬噸、硫銨2.2萬噸、煤氣7億立方、鐵合金70萬噸、年產高檔地板磚1246萬平方、高檔內墻磚1510萬平方。年實現總產值60億元，利稅6.8億元。
山東盛陽集團焦化廠3臺煤氣鼓風機采用兩用一備共母管的運行方式，每臺風機配置一臺高壓變頻器實現工藝對風量的調節。變頻器采用一拖一自動工頻旁路配置方式。客戶自行在工頻回路中配置液阻軟啟動裝置，期望提高系統可靠性。實際運行中如果某臺設備出現故障，變頻器切換至工頻回路時，風機帶載經液阻柜會再次經歷一次啟動過程。因液阻柜會產生一定的壓降，風機轉速會先下降一定幅度，然后快速提升至額定轉速，在這個過程中會造成系統風量的急劇變化，風機震動大，風機軸承磨損嚴重。在液阻柜啟動至額定轉速切換瞬間電網會受到較大沖擊，有時甚至無法完成切換，嚴重時將會造成上級斷路器跳閘，對生產造成較大有影響。
改造前系統主回路原理圖
目前該系統存在如下缺點：
1、 系統冗余性較低，若出現斷路器或其他設備故障時，系統只能停機。
2、 在變頻與工頻切換過程中，設備及電網將會受到沖擊，嚴重時無法完成切換，風量波動大，嚴重影響生產。
3、 切換時對設備沖擊大，嚴重影響風機、電機等設備的使用壽命。
三、雙機熱備系統主回路方案
為了改善設備的運行情況，增加煤氣鼓風機的穩定性和提高系統的冗余，經過我方的現場考察，確定采用森蘭雙機熱備高壓變頻器雙向自由切換系統，代替原來的系統運行方式。本次主要針對3臺煤氣鼓風機變頻系統進行升級改造。
系統原理圖如下：
雙機熱備系統主回路原理圖
考慮設備檢修及供電冗余，兩臺變頻器供電分別由10KV I段QF1和10KV II段QF2提供。
互鎖及要求：
QS11、QS12、QS21、QS22為隔離刀閘，在系統中形成明顯斷點，提高檢修安全性。非檢修狀態時，一直處于合閘位置。
QS11與KM11、QS12與KM12、QS21與KM21、QS22與KM22相互聯鎖。
KM11與KM12、KM21與KM22相互聯鎖。
合閘順序：先合QF1/QF2，再合KM11/KM21，最后合KM12/KM22。
分閘順序：先分KM12/KM22，再分KM11/KM21，最后分QF1/QF2。
四、系統控制方案
系統控制原理圖
本項目采用2臺型號為SBH-100-500T2高壓變頻器，配置一臺協調柜，接受來自DCS或協調柜本機觸摸屏的控制信號。系統自動選擇1號或者2號作為主機拖動電機運行，另一臺高壓變頻器處于熱備狀態。當需要手動切換至備用機運行或1#機需要檢修時，可自動切換至2#運行。
雙機熱備技術方案的應用，屬國內首創，具有以下特點：
1、采用協調柜對兩臺變頻器進行協調控制，與現行其他方式的主從技術方案相比，系統冗余性更強，可靠性更高，切換速度更快。
2、 協調系統與變頻器之間采用高速通訊模塊，與傳統采用RS485、硬接線等技術方案相比，數據傳輸速度更快，抗干擾能力更強。
3、 技術方案中無限流或均流作用器件，進一步提高系統可靠性。
4、 雙機熱備技術真正從系統原理上實現了冗余，任何部件的損壞或異常，不影響系統正常運行。
5、 一鍵切換功能，使設備使用簡單，避免因人為操作原因而導致的系統故障。
6、 切換過程毫秒級，整個切換過程平滑無沖擊，負載無任何波動，可任意方向切換，不受切換次數等任何條件限制，是真正的無擾動雙向自由投切，對生產無任何影響。
五、現場設備圖片
煤氣鼓風機
變頻器室
協調柜運行畫面
變頻器運行畫面
用戶滿意的微笑
六、總結
因兩臺變頻器的供電不在同一段上，輸入相序不完全一致，在變頻器切換過程中，對轉速跟蹤的速度要求較高，需要快速準確的跟蹤。當1#變頻停止給電機供電，電機因慣性在定子端產生感應電，若2#變頻器運行時不能快速準確地跟蹤感應電的相序，切換瞬間將會造成沖擊，嚴重時切換無法順利完成。
森蘭第三代SBH高壓變頻器雙機熱備系統具有精度高、速度快、能夠自動識別電機旋轉方向等特點。切換時間達毫秒級，該系統可大大增強系統可靠性，切換過程平滑無任何電氣和機械沖擊，對正常生產無任何影響，真正實現了雙向自由切換的無擾動，可大大提高負載使用壽命，充分保證生產的連續穩定性，特別適合各行業關鍵性負載上的使用。
