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[摘 要]随着高压变频器的技术日渐成熟和广泛应用，高压变频器的应用广度和深度都得到不断地强化，变频器在高温、高湿、高粉尘、强腐蚀、高电磁噪声、振动等高危险环境条件的节能应用需求日益增多。本文介绍了离心式压缩机工况调节方法比较和英威腾变频器特点和系统组成说明了高压变频技术运用在压缩机中的好处。
[关键词]离心式压缩机；英威腾高压变频器；变频调速；节能
中图分类号：TH457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0205-01
引言
某化工单位煤代油装置新上一套硫化压缩机组，为了满足工艺调速要求，采用高压变频压缩机轴功率410KW，工作转速7600r/min，进气流量32000Nm3/h，进气压力0.6Mpa，出气压力0.8Mpa，一阶临界转速5392r/min，二阶临界转速14957r/min。电动机是由南阳电机股份有限公司生产的高压电动机，功率500KW，电压6000V，电机冷却采用风冷。变频器是由深圳英威腾股份有限公司生产的CHH100高压变频器，变频器额定电压6000V，功率600KW，同步转速3000r/min。增速箱速比为2.33。
1、 英威腾变频器特点
英威腾CHF变频器的特点有：
（1）优化的V/F控制；
（2）自动电压调整；
（3）自动限流，能限制电机电流的最大值，从而可靠地保护变频器和电机；
（4）可靠性设计（全系列采用独立风道设计、宽电网电压设计）；
（5）超强的保护功能；
（6）标准的制造平台，具有防静电、防腐蚀、防粉尘的三防漆处理工艺，专业化流水生产线，严格的生产管理制度。
（7）采用最新高速电机控制专用芯片DSP，确保矢量控制快速响应；
（8）结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好；
（9）强大的输入输出多功能可编程端子，调速脉冲输入，两路模拟量输出；
（10）宽电压输入，输出电压自动稳压（AVR），瞬间掉电不停机，适应能力更强；
（11）内置先进的PID算法，响应快、适应性强、调试简单。
2、英威腾CHH100系列高压变频器系统组成
2.1 移相变压器柜
柜内装置有移相变压器，移相变压器采用干式结构，绝缘等级为H级，采用移相延边三角形接法，减小了高压变频器调速系统对电源网侧的谐波。移相变压器基础通过螺栓与电器柜体的承重构架相连。
移相变压器柜的输入是三相高压电。移相变压器柜的输出是经过延边三角形整流后的互成一定电角度的三相低压信号，分别接到每一相的功率单元的输入端。
移相变压器柜可以实时监控移相变压器的各相的温度，并提供温度过热告警、故障功能。系统默认配置为当移相变压器温度超过130℃时，系统告警但是不停机；当温度超过150℃时，系统跳过温故障，并自由停机。
2.2 功率单元柜
功率单元柜用于放置功率单元，主控柜通过光纤通讯来控制各个功率单元的动作。每个功率单元从功率单元柜的前门推入，并用螺丝固定在功率单元柜上。输出电压、电流检测的部分，同样也放到功率单元柜中。
功率单元柜的输入是移相变压器的输出；每相的功率单元的输出信号前后串连起来，形成三相的电压输出，接到切换柜，用于控制电机的运行。
功率单元的输入三相电从功率单元柜的后门进行接线；三相的功率单元的输出分别使用铜排连接，把靠近移相变压器柜的那一侧的连接终点通过电缆接入切换柜；在靠近主控柜的那一侧把三相的起点使用铜排环接起来，形成星形连接的中点。
2.3 主控柜
主控柜是整个变频调速系统的大脑。其采用独立的UPS电源供电。UPS有两路电源输入，当主用电源无效时，系统自动切换到备用电源。当UPS坏掉但是主备用电源的一路有效时，主控柜由主备用电源供电。当UPS或者主备用电源的一路出故障时，系统会告警。这样保证系统可以用于最恶劣的电源环境。
主控柜的输入信号有：切换柜的接触器状态信号、输入、输出电压、电流检测信号、各个功率单元的反馈信号、以及用户通过人机界面的操作等。
主控柜的输出信号有：功率单元的控制信号，风扇的控制信号，切换柜的接触器控制信号。
3、离心压缩机的工况的调节方法：
3.1 出口节流调节
通过调节调节阀的开度，来改变管路性能曲线，改变压缩机的工作点，进行流量调节。出口节流的调节方法是人为的增加出口阻力来调节流量，是不经济的方法，尤其当压缩机性能曲线较陡而且调节的流量、又较大时，这种调节方法的缺点更为突出，目前除了风机及小型鼓风机使用外，压缩机很少采用这种调节方法。
3.2 进口节流调节
通过入口调节阀来调节进气压力。进气压力的降低直接影响到压缩机排气压力，使压缩机性能曲线下移，所以进口调节的结果实际上是改变了压缩机的性能曲线，达到调节流量的目的。和出口节流法相比，进口节流调节的经济性较好，据有关资料介绍，对某压缩机进行测试表明：在流量变化为60～80%的范围内，进口节流比出口节流节省功率约为4～5%。所以这是一种比较简单而常用的调节方法。但也还是存在一定的节流损失以及工况改变后对压缩机本身效率有些影响。进口节流法还有个优点就是：关小进口阀，会使压缩机性能曲线向小流量区移动，因而可使压缩机在更小的流量工况下工作，不易造成喘振。
3.3 改变转速调节
当压缩机转速改变时，其性能曲线也有相应的改变，所以可用这个方法来改变工况点，以满足生产上的调节要求。离心压缩机的能量头近似正比于n2，所以用转速调节方法可以得到相当大的调节范围。变转速调节并不引起其他附加损失，只是调节后的新工况点不一定是最高效率点导致效率有些降低而已。所以从节能角度考虑，这是一种经济的调节方法。改变转速调节法不需要改变压缩机本身的结构，只是要考虑到增加转速后转子的强度、临界转速以及轴承的寿命等问题。但是这种方法要求驱动机必须是可调速的。
4、离心式压缩机较之其他类型的压缩机有其自身优点：
（1）排气量大，且排气平稳！均匀，无气流脉动，适用于大流量场合；
（2）转速高！功率大；
（3）运转性能好，可实现长周期稳定运转：机组构件中易损件少，而且维修工作也方便展开；占地面积小，压送气量大；
（4）可以实现无油压缩，所以离心式压缩机在石油、化工、冶金、电力等部门中应用十分广泛，在国民经济中占有极其重要的地位。
5、压缩机设计效率的提高主要来自：
（l）越来越先进的CFD技术的发展及应用和不断利用前人的科研试验成果，改进压缩机的流道的设计，提高了气动效率；
（2）从机械制造加工的角度来看，精度越来越高的数控机床的研发成功以及其它具有创新性的制造技术的日益精进，使压缩机内部具有复杂的几何状的部件可以有着更加良好的尺寸精度和更低的表面粗糙度；
（3）各种新式轴承的面世和不断进步的密封手段都极大的减少了压缩机的附加能量损失。
6、结语
英威腾高压变频器成功运用于硫化压缩机组，几年来运行情况良好。使用变频器后不但可以节约能源并且提供软启动，启动电流不超过满载电流，避免对供电网冲击，减轻对设备损坏。能更精确地负荷工况相匹配，可以有效地消除低负荷时的压缩机喘振。高压变频器是硫化系统核心装置，使用高压变频器后成功解决硫化压缩机调速问题，保护了硫化压缩机安全，缩短了煤代油开车时间，一次节约240万元触媒硫化费用，减少大量粗煤气放空，保护了环境，具有较大的经济、环保及社会效益。
参考文献
[1] 徐忠等.离心压缩机原理[M〕.机械工业出版社.1990.
[2] 《英威腾CHH100系列高压变频器使用说明书》
作者简介
杨进，男，助理工程师，1994年毕业于长沙国防科技大学电子工程专业。现从事电气技术管理工作。
[关键词]离心式压缩机；英威腾高压变频器；变频调速；节能
中图分类号：TH457 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0205-01
引言
某化工单位煤代油装置新上一套硫化压缩机组，为了满足工艺调速要求，采用高压变频压缩机轴功率410KW，工作转速7600r/min，进气流量32000Nm3/h，进气压力0.6Mpa，出气压力0.8Mpa，一阶临界转速5392r/min，二阶临界转速14957r/min。电动机是由南阳电机股份有限公司生产的高压电动机，功率500KW，电压6000V，电机冷却采用风冷。变频器是由深圳英威腾股份有限公司生产的CHH100高压变频器，变频器额定电压6000V，功率600KW，同步转速3000r/min。增速箱速比为2.33。
1、 英威腾变频器特点
英威腾CHF变频器的特点有：
（1）优化的V/F控制；
（2）自动电压调整；
（3）自动限流，能限制电机电流的最大值，从而可靠地保护变频器和电机；
（4）可靠性设计（全系列采用独立风道设计、宽电网电压设计）；
（5）超强的保护功能；
（6）标准的制造平台，具有防静电、防腐蚀、防粉尘的三防漆处理工艺，专业化流水生产线，严格的生产管理制度。
（7）采用最新高速电机控制专用芯片DSP，确保矢量控制快速响应；
（8）结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好；
（9）强大的输入输出多功能可编程端子，调速脉冲输入，两路模拟量输出；
（10）宽电压输入，输出电压自动稳压（AVR），瞬间掉电不停机，适应能力更强；
（11）内置先进的PID算法，响应快、适应性强、调试简单。
2、英威腾CHH100系列高压变频器系统组成
2.1 移相变压器柜
柜内装置有移相变压器，移相变压器采用干式结构，绝缘等级为H级，采用移相延边三角形接法，减小了高压变频器调速系统对电源网侧的谐波。移相变压器基础通过螺栓与电器柜体的承重构架相连。
移相变压器柜的输入是三相高压电。移相变压器柜的输出是经过延边三角形整流后的互成一定电角度的三相低压信号，分别接到每一相的功率单元的输入端。
移相变压器柜可以实时监控移相变压器的各相的温度，并提供温度过热告警、故障功能。系统默认配置为当移相变压器温度超过130℃时，系统告警但是不停机；当温度超过150℃时，系统跳过温故障，并自由停机。
2.2 功率单元柜
功率单元柜用于放置功率单元，主控柜通过光纤通讯来控制各个功率单元的动作。每个功率单元从功率单元柜的前门推入，并用螺丝固定在功率单元柜上。输出电压、电流检测的部分，同样也放到功率单元柜中。
功率单元柜的输入是移相变压器的输出；每相的功率单元的输出信号前后串连起来，形成三相的电压输出，接到切换柜，用于控制电机的运行。
功率单元的输入三相电从功率单元柜的后门进行接线；三相的功率单元的输出分别使用铜排连接，把靠近移相变压器柜的那一侧的连接终点通过电缆接入切换柜；在靠近主控柜的那一侧把三相的起点使用铜排环接起来，形成星形连接的中点。
2.3 主控柜
主控柜是整个变频调速系统的大脑。其采用独立的UPS电源供电。UPS有两路电源输入，当主用电源无效时，系统自动切换到备用电源。当UPS坏掉但是主备用电源的一路有效时，主控柜由主备用电源供电。当UPS或者主备用电源的一路出故障时，系统会告警。这样保证系统可以用于最恶劣的电源环境。
主控柜的输入信号有：切换柜的接触器状态信号、输入、输出电压、电流检测信号、各个功率单元的反馈信号、以及用户通过人机界面的操作等。
主控柜的输出信号有：功率单元的控制信号，风扇的控制信号，切换柜的接触器控制信号。
3、离心压缩机的工况的调节方法：
3.1 出口节流调节
通过调节调节阀的开度，来改变管路性能曲线，改变压缩机的工作点，进行流量调节。出口节流的调节方法是人为的增加出口阻力来调节流量，是不经济的方法，尤其当压缩机性能曲线较陡而且调节的流量、又较大时，这种调节方法的缺点更为突出，目前除了风机及小型鼓风机使用外，压缩机很少采用这种调节方法。
3.2 进口节流调节
通过入口调节阀来调节进气压力。进气压力的降低直接影响到压缩机排气压力，使压缩机性能曲线下移，所以进口调节的结果实际上是改变了压缩机的性能曲线，达到调节流量的目的。和出口节流法相比，进口节流调节的经济性较好，据有关资料介绍，对某压缩机进行测试表明：在流量变化为60～80%的范围内，进口节流比出口节流节省功率约为4～5%。所以这是一种比较简单而常用的调节方法。但也还是存在一定的节流损失以及工况改变后对压缩机本身效率有些影响。进口节流法还有个优点就是：关小进口阀，会使压缩机性能曲线向小流量区移动，因而可使压缩机在更小的流量工况下工作，不易造成喘振。
3.3 改变转速调节
当压缩机转速改变时，其性能曲线也有相应的改变，所以可用这个方法来改变工况点，以满足生产上的调节要求。离心压缩机的能量头近似正比于n2，所以用转速调节方法可以得到相当大的调节范围。变转速调节并不引起其他附加损失，只是调节后的新工况点不一定是最高效率点导致效率有些降低而已。所以从节能角度考虑，这是一种经济的调节方法。改变转速调节法不需要改变压缩机本身的结构，只是要考虑到增加转速后转子的强度、临界转速以及轴承的寿命等问题。但是这种方法要求驱动机必须是可调速的。
4、离心式压缩机较之其他类型的压缩机有其自身优点：
（1）排气量大，且排气平稳！均匀，无气流脉动，适用于大流量场合；
（2）转速高！功率大；
（3）运转性能好，可实现长周期稳定运转：机组构件中易损件少，而且维修工作也方便展开；占地面积小，压送气量大；
（4）可以实现无油压缩，所以离心式压缩机在石油、化工、冶金、电力等部门中应用十分广泛，在国民经济中占有极其重要的地位。
5、压缩机设计效率的提高主要来自：
（l）越来越先进的CFD技术的发展及应用和不断利用前人的科研试验成果，改进压缩机的流道的设计，提高了气动效率；
（2）从机械制造加工的角度来看，精度越来越高的数控机床的研发成功以及其它具有创新性的制造技术的日益精进，使压缩机内部具有复杂的几何状的部件可以有着更加良好的尺寸精度和更低的表面粗糙度；
（3）各种新式轴承的面世和不断进步的密封手段都极大的减少了压缩机的附加能量损失。
6、结语
英威腾高压变频器成功运用于硫化压缩机组，几年来运行情况良好。使用变频器后不但可以节约能源并且提供软启动，启动电流不超过满载电流，避免对供电网冲击，减轻对设备损坏。能更精确地负荷工况相匹配，可以有效地消除低负荷时的压缩机喘振。高压变频器是硫化系统核心装置，使用高压变频器后成功解决硫化压缩机调速问题，保护了硫化压缩机安全，缩短了煤代油开车时间，一次节约240万元触媒硫化费用，减少大量粗煤气放空，保护了环境，具有较大的经济、环保及社会效益。
参考文献
[1] 徐忠等.离心压缩机原理[M〕.机械工业出版社.1990.
[2] 《英威腾CHH100系列高压变频器使用说明书》
作者简介
杨进，男，助理工程师，1994年毕业于长沙国防科技大学电子工程专业。现从事电气技术管理工作。