利德华福变频技术方案样本.docx

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利德华福变频技术方案样本

XX集团有限公司

硫酸风机、烟化炉鼓风机

变频调速装置节能改造项目

技

术

方

案

北京利德华福电气技术有限公司

1月17日

一、公司简介

北京利德华福技术有限公司是致力于高压大功率变频调速系统开发、研制、生产、销售和服务高新技术公司。

总部位于中关村科技园区上地信息产业基地，规模化生产基地坐落在北京昌平区阳坊，为ISO9001认证公司。

通过国家质量监督检查检疫总局和中华人民共和国名牌战略推动委员会委托权威技术部门综合评审，最后从国内众多高压变频器品牌中脱颖而出，被国家质量监督检查检疫总局评比为“中华人民共和国名牌”并被国家信息产业部列入《节能降耗电子信息技术、产品与应用方案推荐目录》。

公司注意到国内、外高压变频技术发展及其应用前景，对国内电力、石油、石化、冶金、市政供水、造纸、制药、电力机车等行业进行了全面、系统市场调研，率先提出“电机智能化”概念，并预言：

“智能电机时代”即将到来！

通过近年科研投入，初，公司开发第一台1000KW/6KV高压大功率变频调速系统（HARSVERT-A06/130）问世，并在北京化工实验厂投入了运营，节电率达到29.1%。

8月，国家电控配电设备质量监督检查中心、中华人民共和国电力科学研究院分别对系统进行了严格测试和检查，出具了权威性《检查报告》。

9月，国家经贸委机械工业局组织由中华人民共和国工程院院士担任鉴定委员会主任委员11位国内知名专家、学者对产品进行鉴定，一致以为：

“HARSVERT变频系统具备功能齐全、技术指标先进、可靠性高和便于维护管理等长处，处在国内领先水平，达到国际同类产品水平，可以推广应用”。

底，公司第一台450KW/10KV高压大功率变频调速系统诞生，于1月在福州城门水厂成功地投入了运营，开创了国内10KV电压级别变频器现场应用之先河；5月，凭借雄厚整体实力，在四川电力系统一举中标四台800KW/6KV变频器，为公司高压大功率变频调速系统系列产品全面进入市场，奠定了坚实基本。

截止当前公司销售业绩超过1500台，运营业绩近千台。

公司拥有一支经验丰富、敢于实践、不断创新高素质开发、科研队伍。

面对广大顾客，公司市场营销理念体现为“速度”加“服务”，充分摆正自己甘当顾客配角“乙方”心态。

公司除拥有一支专业销售队伍外，还配备一支训练有素、服务及时市场技术支持队伍，随时响应并满足顾客各种规定。

当前，公司已在全国形成了高效营销网络平台（湖南办事处地址：

长沙市金星大道麓山名园E·2-305，电话）。

以来，公司生产“HARSVERT-A”系列不同电压级别、不同功率高压变频调速系统分别在国内市政供水、电力、钢铁、石油、石化等行业陆续投入运营。

由于安装便捷、操作简朴、运营稳定、安全可靠、维护以便，并在节能、节电、省人、省力、自动控制、远程监控等方面效果明显，受到顾客高度评价。

公司以其优秀产品性价比和周到服务，成为国内最具实力和影响力生产厂家。

二、HARSVERT-A高压变频器简介：

1、基本性能：

Ø变频器为高－高构造，10/6kV直接输出，不需输出升压变压器，输出为单元串联移相式PWM方式；

Ø系统一体化设计，涉及输入干式隔离变压器，变频器等所有部件及内部联机，顾客只须连接高压输入、高压输出、低压控制电源和控制信号线即可；

Ø整套系统在出厂迈进行整体测试；48/30脉冲输入符合并优于IEEE519～1992及GB/T14549～93原则对电压失真和电流失真最严格规定；

Ø在20～100%负载变化状况内达到或超过0.96功率因子，并且电流谐波少，无需功率因子补偿/谐波抑制装置；

Ø无需滤波器变频器就可输出正弦输出电流和电压波形，对电机没有特殊规定，可以使用普通异步电机，电机不必降额使用；

Ø具备软起动功能，没有电机启动冲击引起电网电压下跌，可保证电机安全、长期运营；

Ø变频装置输出波形不会引起电机谐振，转矩脉动不大于0.1%。

可避免风机喘振现象。

变频器有共振点频率跳跃功能；

Ø变频装置对输出电缆长度无特殊限制，电机不会受到共模电压和dv/dt影响；

Ø变频器可在输出不带电机状况下进行空载调试，也可在没有10/6KV高压状况下用低压电进行空载调试；

Ø控制系统采用全数字符元元微机控制，有很强自诊断功能，能对所发生故障类型及故障位置提供中文批示，能在就地显示并远方报警，便于运营人员和检修人员能辨别和解决所浮现问题；

Ø具备就地监控方式和远方监控方式。

在就地监控方式下，通过变频器上触摸屏显示，可进行就地人工启动、停止变频器，可以调节转速、频率；就地控制窗口采用中文操作接口，功能设定、参数设定等均采用中文。

卖方提供变频装置支撑软件为汉化最新正版软件；

Ø变频器高压主回路与控制器之间为光纤连接，具备很高通信速率和抗干扰能力，安全性好；

Ø转矩特性：

0～50Hz恒转矩特性，额定转矩输出，转矩阶跃响应＜200ms。

50Hz以上恒功率特性，最大转矩与转速成反比下降；

Ø输出频率0.5-120Hz（依照电机状况可设定）；

Ø变频器抗地震能力为7级，振动0.5G；

Ø临界速度可跳过（共2组，可任意设定）；

Ø安装、设定、调试简便；

Ø功率电路模块化设计，维护简朴；

Ø完整故障监测电路、精准故障报警保护；

Ø自带冷却风机，风机电源与控制电源分开取电，电源取自输入侧变压器；

Ø内置PLC，易于变化控制逻辑关系，适应多变现场需要；

Ø可灵活选取现场控制/远程控制；

Ø可接受和输出0～10V/4～20mA工业原则信号；

Ø可依照顾客需要内置PID调节器；

Ø完整通用变频器参数设定功能；

Ø优秀性能/价格比；

Ø自备UPS，可维持30分钟；

Ø具备掉电3秒不断机功能；

Ø掉电20秒内来电再启动和转速跟踪再启动功能

Ø

构造：

变频器功率单元为模块化设计，可以从机架上抽出，移动和更换，所有功率单元是完全一致，如果某一单元由于故障而不能正常工作，可以在容许设备退出时间用备用单元将其替代。

即：

在变频停机高压切断状况下，拔掉故障单元J1、J2两根光纤头；用扳手卸下故障单元R、S、T、U、V五根联机；拆下故障单元与轨道固定螺丝；将故障单元轻轻拿下，按拆卸相反顺序将备用单元装上并接好即可。

更换一种单元时间只需5分钟。

更换单元不须专用工具。

逆变器侧采用高开关频率IGBT器件，保证良好输出波形。

输入侧隔离变压器能保护电机不受共模电压影响。

整个变频系统采用逼迫风冷，冷却系统可靠，平均无端障时间≥变频装置自身，每一套冷却装置拆装以便，满足变频装置安全可靠地运营。

保护：

Ø变压器进线接线端子足够大，便于与进线电缆连接。

变压器柜内高压引线导体能满足发热容许值（＜65℃）；

Ø变压器在各分接头位置时，能承受线端突发短路动、热稳定而不产生任何损伤、变形及紧固件松动；

Ø每个功率单元带三相输入熔断器保护；

Ø过电压保护：

检测每个功率模块直流母线电压，如果超过额定电压值115%，则变频器保护；

Ø过电流保护：

电机额定电流200%，及时保护；

Ø欠电压保护：

检测每个功率模块直流母线电压，如果低于设定数值，则变频器保护。

此保护事实上涉及了对电网电压负向波动保护；

Ø缺相保护：

缺相保护设立在每个功率模块上。

当变频器输入侧掉相或功率模块保险熔芯熔化时，会发出报警信号并保护；

Ø过载保护：

电机额定电流120%，每10分钟容许1分钟，超过则保护。

此保护事实上涉及了对电网电压正向波动保护；

Ø过热保护：

涉及两重保护：

在变频调速系统柜体内设立温度检测，当环境温度超过预先设立值时，发报警信号；此外，在重要发热组件，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140℃、功率器件80℃），则保护。

Ø光纤故障保护：

当控制器与功率模块之间连接光纤浮现故障时，会发出报警信号并保护。

以上故障，均在中文顾客接口上指定故障确切位置，便于顾客采用对办法

2、HARSVERT系列高压变频调速系统技术优势

C无速度传感器矢量控制——让控制更精准

利德华福变频器可采用无速度传感器矢量控制高性能高压变频调速产品，在高性能控制器硬件平台上，结合先进实用化矢量控制技术，将异步电机控制性能提高到一种新高度。

老式V/F控制精度不高，响应不够及时，往往无法满足低速大转矩负载或重载启动电机。

采用了无速度传感器矢量控制变频器仅需对输出三相电压、两相电流进行检测，即可依照预先自动测定电机模型，进行异步电动机磁通和转矩解耦控制，实现低速大转矩负载启动和运营。

矢量控制，在国外多称为磁场定向控制（FieldOrientationControl），其核心思想是，以电机磁场为坐标轴基准方向，通过坐标变换办法，实现对电机转矩和磁通解耦控制。

当前，无速度传感器矢量控制产品调速范畴宽，稳态转速精度高，动态转矩响应时间小，启动转矩大，性能指标基本达到国际先进水平。

采用无速度传感器矢量控制高压变频调速系统具备如下功能：

£电机参数自动整定

要实现矢量控制，需要检测电机定转子电阻电感参数。

HARSVERT系列变频器可对异步电机自动进行电机学堵转实验和空载实验，实现电机参数自动整定。

£高压掉电恢复自动重启

在某些顾客场合，给变频器供电高压电网也许会发生短时电压跌落或缺失，为了尽量不影响正常生产，在设定期间内（系统默认：

20秒）高压掉电恢复，HARSVERT系列产品能自动迅速辨认并跟踪当前电机转速，恢复正常运营。

如果掉电超过设定期限，变频器自动进入待机状态。

£旋转启动

如果电机被负载拖动仍在旋转甚至反转，变频器能辨认跟踪电机转速并拖动负载到设定频率运营。

£同步电机变频调速及自动励磁控制功能

HARSVERT系列变频器可用于同步电机调速，并具备输出功率因数闭环控制功能，能自动调节励磁电流，使同步电机运营在顾客设定功率因数。

£多达十级功率单元串联

依照需要，HARSVERT系列变频器可实现4～10级功率单元串联，电压级别覆盖3～11千伏，驱动电机功率级别可达5000kW。

£系统状态变量实时显示和监控

涉及：

输入侧和输出侧电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数，电机转速，多点温度批示，变频器状态，等等。

除了显示惯用电压、电流、功率温度等参数以外，监控界面还具备软件示波器功能，可供现场调试和监控使用。

£具备完善电机和变频器保护功能，尽量保证设备持续可靠运营

£历史记录，涉及故障报警记录、操作事件记录

C功率单元自动旁路技术

Harsvert系列高压变频调速系统功率电源主回路采用IGBT功率模块，具备较大冗余；功率单元自动旁路技术，故障单元推出运营后，重构电压矢量，提高电压运用率。

以8级串联为例，单个单元故障时仍可保证96%电压输出，4％负荷减低对于风机和水泵负载设备而言，相称于仅减少了极小流量值。

几乎对机组运营不产生任何影响，大大提高了系统安全可靠性。

较同级单元旁路技术（当一种功率单元浮现故障时，系统自动旁路故障单元同步旁路故障单元同一级其他两个功率单元）相比，单模块旁路后变频器额定输出将高出14％！

C超强抗电网波动能力

HARSVERT-A变频器按照国内电网状况进行设计，承受电压波动能力可以到-35%～+15%电网电压波动时变频器维持运营，不断机。

国内众多公司中往往装备多条生产线，每条生产线均有几台重要辅机设备构成，这些辅机都挂在相似或不同电源母线上。

每当有大容量辅机（如磨煤机、锅炉给水泵等）或同一母线下多台辅机群启动时，电源母线电压均有较大降落（超过-15%），会影响同一母线上其她设备正常运营。

针对生产公司负荷波动大这种工况，HARSVERT系列高压变频器进行了特殊设计，大幅度提高了其抗电网波动能力，做到电压波动在±10%以内时，变频器可以维持满额输出；电网电压降落在-35%以内时，变频器都短时降额运营，若电网电压低于65%额定电压时，频器开始减少输出频率。

如果6秒钟之内，电网恢复正常，则重新按照设定加速时间，加速到当前设定频率。

如果电网在6秒钟过后，没有恢复正常，则变频器处在待机状态，等电网电压在设定期间内（系统默认：

20秒）恢复正常，变频器可自行启动，系统可自动搜索电机转速，实现无冲击再启动，恢复到本来工作状态。

C3秒掉电不断机功能

在有些状况下，核心辅机设备有进行供电母线切换需要，在母线切换过程中，被切换辅机设备往往产生短暂主电源完全失电现象。

大某些变频器在发生主电源失电时只能停机。

HARSVERT系列高压变频调速系统通过设计改进，能坚持5个周波满载输出，甚至可以在主电源完全失电状况下坚持3秒内不断机，完全满足母线切换需要。

C变频器来电自启动功能

当电网电压低于65%额定电压时，频器开始减少输出频率。

如果6秒钟之内，电网恢复正常，则重新按照设定加速时间，加速到当前设定频率。

如果电网在6秒钟过后，没有恢复正常，则变频器处在待机状态，等电网电压在设定期间内（系统默认：

20秒）恢复正常，变频器可自行启动，系统可自动搜索电机转速，实现无冲击再启动，恢复到本来工作状态。

C旋转中再启动功能

为了适应国内电网波动大，现场积极力电源母线段切换规定，系统提供旋转中再启动功能。

当电网电压超过变频器设定范畴时，变频器处在待机状态；在电网恢复正常后，变频器可自动搜索跟踪电动机转速按照设定加减速时间恢复正常运营状态（即转速跟踪技术），保证机组安全运营不跳闸。

在现场积极力电源母线段切换过程中，系统自动辨认网侧电压变化，系统保护不断机；待电网电压恢复后，自动启动设备运营至给定频率值，满足现场对设备高可靠性规定。

为了满足不同现场对旋转中再启动功能需求，系统提供完备参数设定功能，保证系统动作有效，保护得当。

真正适应现场运营工况规定。

C控制电源冗余设计

为了提高控制电源可靠性，满足现场控制电源多样性规定，HARSVERT系列高压变频系统控制电源可接受AC220V或AC380V（三相四线制），且可以同步接受双路交流220V电源，互为备用，采用双电源自动转换开关，实现无扰切换，保证控制电源稳定，除此之外还可以接受DC220V，甚至DC110V做为后备电源，实现交直流两路电源互为备用。

交流和直流控制电源都浮现问题时，变频器还可以无扰动切换到自备UPS供电，变频器可以继续运营，做到控制电源丢失时（例如维修人员误拉低压电、开关跳闸、熔丝熔断等），依然保证变频器和辅机设备运营安全。

C完善电机和变频器保护功能

作为高压变频器专业生产厂家，利德华福公司研发人员考虑到了变频器及电机也许浮现各种运营状况，并针对各种也许浮现故障状况进行开发。

HARSVERT系列高压变频调速系统针对各种故障状况分级设立保护功能，实现最大限度不间断运营。

保护功能分级设立即：

对于某些问题，从变频器生产厂家角度看，也许是很严重问题，但从应用角度看，也许降为次要问题。

例如变频器运营过程中柜门被非法打开，厂家以为也许导致人员触电酿成事故，应做停机解决，但某些工况下可以为只作报警即可，不要导致主机设备停机。

基于现场这种需要，HARSVERT系列变频器对许多故障增长了“报警”或“停机”选项，对某些必要做停机解决故障，则实行分级检测，在事态还不十分严重时事先提供报警。

例如变压器严重过热必要停机，但在其温升达到跳闸停机值之前某个门坎时，变频器就事先提供超温报警信息。

如果产品定型，报警保护功能固化，不能依照现场应用更改，则难以满足现场使用需求。

HARSVERT系列高压变频调速系统具备完整故障监测电路、精准故障报警保护，完全可满足变频器及整个系统运营需要。

其基本保护功能有：

过电压保护、过电流保护、欠电压保护、缺相保护、过载保护、过热保护、接地保护、短路保护等等。

C和谐、快捷系统界面

HARSVERT系列高压变频调速系统界面选用TPC064-TB33H一体化人机界面，是一套以低功耗CPUARM-2440为核心（主频400MHz）高性能一体化工控机。

该产品设计采用了6.4英寸高亮度TFT液晶显示屏，四线电阻式触摸屏，以及具备电磁屏蔽性好、美观结实全钢构造外壳，同步还预装微软嵌入式实时多任务操作系统WinCE.net（中文版），它提供和谐全中文操作界面。

系统界面功能强大，产品支撑软件为汉化最新正版软件，软件完全自主开发，原则化设计；界面显示内容丰富且直观形象，可以显示系统状态变量实时显示和监控，如具备故障信息查询、运营数据记录、变频器参数查询及设立、系统自诊断等等。

顾客可参照如下系统主界面：

C先进同步机控制

同步电动机因具备功率因数高且可以调节、多极低转速设计以便、转矩响应快等特点，因此广泛应用于泵站水泵、化肥厂空气压缩机、钢厂轧钢机等行业领域，为了适应上述工矿公司对大功率高压同步电动机改进生产工艺和节能降耗需求，我公司开发出了适应于同步电动机调速高压变频调速系统，该系统由采用DSP控制常规高压变频器和适应同步电动机调速控制界面，辅以广泛采用同步电动机半导体励磁装置构成，可以实现对同步电动机大范畴平滑调速，依照负载波动变化自动调节励磁大小，实现同步电动机恒功率因数运营。

HARSVERT系列高压变频器对励磁系统控制可以通过各种通讯合同、无源干接点实现，或者采用本来控制系统来控制励磁大小，由于采用成熟高-高电压源型完美无谐波高压变频器，对电机和电缆绝缘无损害，无论是改造项目，还是新建项目安装和调试都非常以便。

C灵活、多样通讯接口

在诸多工业系统中，重要采用DCS、FA及小型PLC系统等实现过程控制，重要设备需要进行自动监控连接。

顾客为了维护以便，系统当前重要采用硬接线方式和辅机调速系统（变频器）建立通讯联系，变频器某些开关量状态通过节点送给主控系统，由主控系统对变频器控制命令通过节点送给变频器，某些模仿量如频率给定、电机电流等信息则采用4～20mA电流源信号互相传送。

老式变频器在接口设计上，仅具备“运营”、“待机”、“故障”、“报警”等几种简朴开关量输出端口，无法满足现场接口需要。

HARSVERT-A变频器在现场应用过程中，充分考虑到现场接口需要，内置了PLC，具备相称丰富现场接口，可以满足各种各样现场接口需求；灵活选取现场控制、值班室远程控制，GPRS无线远程控制等；直接内置PID调节器，可开环运营，可闭环运营；此外，变频器内置PLC还可以将辅机周边设备（如阀门等）进行有效管理，使其实现和辅机设备启停联动，提高自动化水平。

HARSVERT系列变频器不但具备丰富I/O及模仿量输入输出接口，同步可配备原则工业通讯接口，产品可选取支持Modbus、TCP/IP、Profibus、DeviceNet等现场总线，可以和现场自动化控制系统实现实时数据互换功能。

C针对各种工艺及各行业规定进行改进及附加功能

针对引风机、送风机、凝结水系统变频控制，我公司积累了大量经验，可以提供各行业有关专业设备参照控制逻辑，以便更好对系统进行控制。

HARSVERT系列高压变频器在各领域应用过程中，还应现场使用需求增添了许多附加功能，例如在自动给定或控制信号掉线时，变频器可以进行有效辨认，给出报警信息并维持原输出频率不变；为了增长调速响应速度，变频器增长了非线性减速功能，既可缩短总减速时间，又保证负载减速时变频器但是压。

C多电压级别，更大功率变频器

HARSVERT系列高压变频调速系统输出电压具备3kV、3.3kV、6kV、6.6kV、10kV、11kV等诸多电压级别，当前，驱动电机功率级别可达5600kW。

适合各地区（中华人民共和国、东南亚、俄罗斯等）电网特性，并可按照顾客规定定制更多电压级别产品，满足不同顾客使用规定。

C电解电容在高压变频器中成熟应用

HARSVERT系列高压变频器功率模块内部采用是进口电解电容，通过近年运营经验和切合实际理论研究，利德华福地技术人员完美地解决了电解电容在变频器中使用难点，保证了变频器正常运营和使用寿命。

为了消除过电压对电解电容影响，变频器则是在如下3方面采用了相应办法，保证过电压问题不会对电容器使用寿命有任何不良影响。

1.功率模块内部均在电解电容两端并联了相应均压电阻，改进、稳定了电容器两端电压；2.HARSVERT系列高压变频器具备过电压保护功能，即：

检测每个功率模块直流母线电压，如果超过额定电压115%，则变频器保护；3.功率模块设计中均采用冗余设计，例各种电容串联办法，提高电容电压，一旦发生过电压故障，变频器将报警，保护，此时也不会超过电容器设计容量，保证电容器不会因过电压问题导致寿命缩短。

3、设备选型

依照招标方技术规定设备选型如下

1、硫酸（SO2）风机变频系统

使用原则

Q/HDBLH004-

型式及型号

HARSVERT-A06/063

安装地点

室内

技术方案

5级模块串联，交直交、高高方式

对电动机规定

普通鼠笼式异步电机

额定输入电压/容许变化范畴

6kV±10%

系统输出电压

0-6kV

系统输出电流

63A

频率输出范畴

0～50Hz

额定容量

700kVA

额定输入频率/容许变化范畴

50Hz±10%

对电网电压波动敏感性及欠压保护规定

+15%～-40%主电源瞬时失电5个周波可满载运营；供电电压下降40%降额继续运营

变频器效率

＞0.96

谐波

满载时网侧电流谐波<2%、输出电流<2%

平均无端障工作时间

0小时

输入侧功率因数

＞0.95（≥20%负载）

控制方式

多级正弦PWM控制

控制电源

220V±10% AC,3KVA

过程控制方式

闭环

UPS型式、参数及容量

后备式,1KVA，掉电可维持30分钟

传动象限

1象限

高低压隔离

采用安捷纶光纤

噪声级别

≤65dB

冷却方式

逼迫风冷（带风罩、先后出风）

接线方式

下进出线

过载能力

120%1min，150%3s，200%及时保护（<10μs）

原则控制连接

原则Modbus合同，其他合同可选

操作键盘

易控界面

界面语言

简体中文

柜体颜色

原则

柜体摆放方式

并列安装（与旁路柜）

2、烟化炉鼓风机变频系统

使用原则

Q/HDBLH004-

型式及型号

HARSVERT-A10/047

安装地点

室内

技术方案

8级模块串联，交直交、高高方式

对电动机规定

普通鼠笼式异步电机

额定输入电压/容许变化范畴

10kV±10%

系统输出电压

0-10kV

系统输出电流

47A

频率输出范畴

0～120Hz

额定容量

890kVA

额定输入频率/容许变化范畴

50Hz±10%

对电网电压波动敏感性及欠压保护规定

+15%～-40%主电源瞬时失电5个周波可满载运营；供电电压下降40%降额继续运营

变频器效率

＞0.96

谐波

满载时网侧电流谐波<2%、输出电流<2%

平均无端障工作时间

0小时

输入侧功率因数

＞0.95（≥20%负载）

控制方式

多级正弦PWM控制

控制电源

220V±10% AC,3KVA

过程控制方式

闭环

UPS型式、参数及容量

后备式,1KVA，掉电可维持30分钟

传动象限

1象限

高低压隔离

采用安捷纶光纤

噪声级别

≤65dB

冷却方式

逼迫风冷（带风罩）

接线方式

下进出线

过载能力

120%1min，150%3s，200%及时保护（<10μs）

原则控制连接

原则Modbus合同，其他合同可选

操作键盘

易控界面

界面语言

简体中文

柜体颜色

原则

柜体摆放方式

并列安装（与旁路柜）

二、变频器系统构成方案

为保证系统安全可靠运营，硫酸（SO2）风机变频系统采用带隔离一拖一手动旁路，功率模块单单元旁路加备用单元模块方案，变频器故障时可手动切换到工频状态运营，也可以由工频运营状态切换到变频运营状态，功率单元浮现故障该单元可自动旁路，在恰当时间退