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浅谈焦炉煤气鼓风机高压变频调速控制系统的设计

摘要：本文对焦炉煤气加压控制系统进行了分析，在焦炉煤气加压机控制系统中运用变频调速技术对其进行蛋筒机改造，从而实现煤气加压机运转的自动调节，有效的稳定了焦炉煤气母管压力，保证安全运行，并且达到节约能源的效果。解决了两台鼓风机并列运行，靠调节回流阀无法实现压力恒定这个始终困扰焦炉生产的难题。

关键词：焦炉煤气鼓风机、高压变频器、压力PID闭环控制、电视伴侣鼓风机无扰切换

一、前言

天铁冶金集团有限公司焦化厂现有58型焦炉两第3：液压万能木材实验机液压木材万能实验机主要用处：座和JN型焦炉一座，以及配套的备煤、煤气；净化、辅助化工原料回收、污水处理等一套完善的生产系统，年产焦炭112万吨，焦炉煤气5亿立方米，焦油45000吨，粗苯13000吨，硫酸铵15000吨，以及日处理污水2400吨的能力。

随着焦炭产量提高，煤气收集压力增大，原抽气鼓风机一运两备的运行方式在夏季高温天气情况下已不能满足生产要求，主要原因是煤气压力增大、温度增高，若不能及时排出将可能发生爆炸。焦炉生产工艺中，集气管煤气压力的控制效果将直接影响焦炉的生产。如果炉内压力过高，会导致焦炉冒黑烟，煤气外泄，严重污染环境，给现场工人的工作和健康造成极大影响和危害；如果炉内压力过低，炭化室将出现负压操作，会吸入大量空气，浪费大量的煤气，严重影响焦炭和煤气的产量和质量，并且长期负压操作将会影响焦炉的正常生产及寿命。

如果要鼓风机实施两运一备运行方式，通过调整回流阀（卷板机也称小循环阀）的开度来调节煤气总管压力，由于鼓风机前后压差较大，使得调节阀轻微动作，总管压力就会发生剧烈波动，超过工艺容许范围。因此会引起回炉煤气压力及外用户煤气量均发生剧变，造成焦炉煤气量不足平面轴承或外用户不能正常生产，并且煤气回流造成能量浪费。通用来收集和处置剖析数据过多方调研，焦化厂的技术人员提出使用变频调速来改变鼓风机转速，从而调节集气管的压力方案。

高压变频器的产业化在80年代中期才开始形成，但随着大功率电力电子器件的迅速发展和巨大的市场推动力，高压变频器十多年来的发展非常迅速，使用器件已经从SCR、GTR、GTO发展到IGBT、IECT、IGCT（SGCT）等，功率范围从几百kW到几十MW，技术已经成熟，可靠性得到保证，应用越来越广。天铁冶金集团有限公司焦化厂在考察对比了国内外多家高压变频器生产厂家后,决定选用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A系列高压变频器。HARSVERT-A系列高压变频器性能稳定,可靠性高,并且已在电力、冶金、石化、市政供水、水泥等多个领域成功应用，得到了用户的普遍认可和市场的长久考验。

二、系统方案设计

1.系统电气设计

天铁集团焦化厂有三台D.237/0.887煤气鼓风机，平时采用一运两备方式，夏季才用两运一备方式。根据实际工况要求设计主回路电气结构图，选用HARSVERT-A型高压变频器一拖一和一拖二成功方案。

1.1电气主回路原理

以1#鼓风机为例说明，工作原理是由3个真空接触器KM11、KM12、KM13以及2个高压隔离开关QS11、QS12组成（见图一），其中KM11、KM12、KM13为高压真空接触器，用于变频和工频的电动切换。QS11和QS12为高压隔离开关，一般情况下处于合闸状态，仅在变频器检修时拉开，用于电机工频运行情况下对变频器进行安全检修。3#、4#风机的主回路工作原理也类似。

特点：

1）可以实现工/变频自动切换功能。在变频器出现严重故障时，系统能够自动切入工频电中，断开变频器时，负载不用停机，满足现场不能停机要求。

2）易实现一运两备和两运一备运行方式。即一台变频运行，一台变频备用，一台工频备用；两台变频运行，一台工频备用。

1.2HA结果显示RSVERT-A高压变频器采用单元串联多电平电压源型拓朴方式

其优点是采用输入多重化设计，高次谐波含量非常小，输出采用单元模块串联，使得谐波含量极低，在无输出滤波器的情况下，可使THD