河南神火铝业公司永城铝厂现有21万t/a的电解铝产能，正常生产用的活塞式空压机7台，型号为D-100/10-a，其配套同步电机型号：TK630-12/1430i3压缩空气主要满足电解车间打、下料用风需求及氧化铝浓相和超浓相的输送用风需求在实际生产过程中实行三班制进行生产，每天的八点班和四点班氧化铝进行浓相输送，零点班不进行浓相输送，因此总用气量是变化的，需要随生产实际调整压力，保证管网中的压力在0.6~0.7MPal3经常出现运行4台空压机，压缩空气压力会低于0.6MPa；运行5台空压机，空气压力则高于0.7MPal3为确保正常生产，必须要始终运行5台空压机，就有一台始终处于半卸荷状态，空压机的电能产生大量的浪费为了节能和便于调节空压机供气压力，采取对一拖三的方式对空压机的同步电机进行变频改造，以实现电动机的无级调速，使这台空压机在运转中通过调整电动机的转速来调整压缩空气产量，而其他空气压缩机在运转中都采用满负荷运行1变频节能改造方案一拖三空压机变频改造方案如所示改造工程中的调速装置采用额定电压10kV、额定功率解铝设备管理。
790kVA、额定电流45A的HARSVERT-VS10/45型高压变频器旁路柜采用一拖三设置，利用高压接触器进行旁路切换装置由3个高压接触器KM1、KM2和KM3组成，要求KM1、KM2和KM3不能同时闭合，只能选择运行一台，在电气上实现互锁变频运行时，QF闭合；工频运行时，QF断开，仍然按照原来的工频操作步骤进行变频调速装置控制系统采用全数字微机控制，具有就地监控和远方监控两种控制方式3图丨一拖三空压机变频改造方案1.1空压机运行方式空压机运行采用“4+1”的运行方式，即正常情况下4台空压机工频运行，1台变频运行，变频器的运行频率设定在40~5OHz，通过调整电机频率改变电机转速，来调整空压机的供气压力1.2开坏手动调节方式正常变频运行时，变频器按照预设的逻辑向同步电机输出电压，同步电机启动13若台同步电机变频启动，运行到接近工频状态时仍不能满足生产要求，m自动化应用变频节能及软起动系统就需现场手动开启另一台电机工频运行，然后调节变频电机直至满足工作即可；也可以手动先将变频空压机断开切换至工频，然后变频再启动另一台空压机调频1.3停机灭磁功能变频停机时，从现场向变频器下达“停机”命令，变频器驱动同步电机减速至停机频率，然后停止输出电压*后在现场分断断路器QF，由其辅助触点通知励磁装置灭磁，灭磁完成后关闭励磁装置电源1.4故障处理遇到故障时，变频器在停止电压输出的同时，立即分断断路器QF，由其辅助触点通知励磁装置立即灭磁131.5变频的各种保护（2）变压器允许过负荷能力符合IEC干式变压器过负荷导则及相应国标要求（3）每个功率单元带三相输入熔断器保护13（4）变频装置有过电压、过电流、欠电压、缺相、变频器过载、变频器过热、电机过载等保护功能过载保护：电机额定电流的120%，每lOmin允许1min，超过则保护13过流保护：变频器输出电流超过电机额定电流的过压保护：检测每个功率模块的直流母线电压，如果超过额定电压的115%，则变频器保护，实际上包括了对电网电压正向波动的保护13欠压保护：检测每个功率模块的直流母线电压，如果低于欠压保护定值，则变频器保护，实际上包括了对电网电压负向波动的保护13过热保护：在变频调速系统柜体内设置温度检测，当环境温度超过预先设置的值时，发报警信号；另外，在主要的发热元件，即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测，一旦超过极限温度（变压器130°C、功率器件80°C），则保护缺相保护：设置在每个功率模块上，当变频器输入侧掉相，系统发出报警信号，并保护；功率模块的保险熔芯熔断缺相时，系统发出报警信号光纤故障保护：当控制器与功率模块之间的连接光纤出现故障时，发出报警信号并保护13（5）在中文用户界面上指定故障确切位置，便于用户采取应对措施（6）变频装置有隔离变压器温度过热保护（7）变频器上口的开关柜必须按照8~10倍额定电流设置速断保护值，确保躲过激磁涌流2节能分析及改造效果从2009年11月20日变频器安装改造结束投用这个阶段来看，运行效果良好：（1）节电根据风机水泵调速节能原理，电机频率为40Hz时，电机转速为400i./min，节能空压机运行过程中，电机频率始终保持在40~ 50Hz，同步电机转速在400~500i7min之间，经实际电度计量，同比节电约35%13（2）提高网侧功率因数原电机直接由工频驱动，满载时功率因数为0.85~0.92，实际运行功率因数远低于额定值采用高压变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.95以上，大大减少无功功率的吸收，进一步节约上游设备的运行费用（3）降低设备运行与维护费用采用变频调速后，通过调节电机转速实现节能；转速降低，空压机曲轴前后支撑轴承磨损较前减轻，维护周期、设备运转寿命延长；空压机进排气阀动作次数减少，延长了其使用寿命使用变频器过程中，只需定期对变频器除尘，不用停机，保证了生产的连续性从实际改造情况看，采用变频调速后，运行与维护费用大大降低（4）软启动功能采用高压变频改造后，电机实现软启软停，启动电流不超过电机额定电流的1.4倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命延长在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗较小，温升正常，无任何异常振动和噪音13（5）增加了电机的保护功能与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、温升等多项保护功能（6）增强系统运行的可靠性13高压变频调速系统适应电网电压波动能力强，电网电压在-35%~+15%之间波动，系统均可正常运行3结语空压机高压电机变频节能改造项目实施完成，实现了电机节能35%，同时降低了设备故障率，延长了空压机的检修周期变频器设有工频、变频手动转换开关，以便在变频故障时可以手动切换到工频状态运行，并且工频和变频有互锁装置13
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