★ 深圳市英威腾电气股份有限公司 董瑞勇

深圳市英威腾电气股份有限公司工业自动化事业群副总裁董瑞勇

疫情自2019年开始，已历经三年，再叠加中美贸易战以及相关行业发展等影响，这三年来整个中国自动化市场发生了巨大的变化。

首先，由于疫情的影响，整个半导体行业的供应形势发生巨变，而储能、新能源汽车等对于半导体消耗量巨大的行业快速发展，则进一步加剧了半导体短缺的现状，半导体供应的短缺在不断催生着广大变频器厂家向国内半导体产业链转移的意愿。

基于这个现实的需求和未来的变化，很多基于国产半导体方案的变频器产品逐步进入市场，相信不远的将来，随着国产半导体产业链的成熟，变频行业甚至是工业自动化行业，将迎来巨大的变局。而国产半导体产业链的成熟，也为未来变频器设计的维度从基于标准器件的设计向基于芯片底层设计优化的方向奠定了基础。

其次，由于工业的现场需要及时现场服务，有些现场甚至需要24H的不间断支持，但疫情又限制了出行，所以这些需求催生了数字化、网络化技术在工业自动化行业的普及。

远程维护、远程诊断甚至是在新能源汽车领域已经普及的OTA模式，在很多具体的细分行业已经开始使用，在建筑机械、石油机械等需要远距离、特殊服务的场合，这些产品和功能组件都已经成为了变频器的标准配置。

较早布局物联网、数字化的行业厂家，如英威腾，成为了这个趋势的获益者，而这些配置的推广落地也进一步推动了整个行业的变革。

最后，虽然目前看来，变频器已经逐步趋向同质化的状态，但是对于整个变频器行业来说，基于变频器底层结合行业Know-how以及外围配件的一体机方向将成为少数厂家突出重围的一个重要的竞争方式，而这个方式需要厂家具备行业的持续积累和沉淀，变频器、伺服、运动控制和显示等多方向技术能力的组合，这些都进一步提升了行业未来的竞争门槛。

只有在外部环境发生大的变化时，我们才可以看出，每一个厂家积累的深度和厚度，只有充分应对行业的巨变，才能让高度同质化的行业进行优胜劣汰，从而推动最终的行业整合。

英威腾GD5000系列四拖三高压变频器在除尘风机上的应用

1　项目背景

1.1　项目背景

转炉除尘是转炉炼钢的关键环节，转炉除尘系统，在吹炼过程中，炉口会排出大量棕红色的烟气，烟气温度高、含有易燃气体和金属颗粒。由此，除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全。

而传动设备又是除尘风机系统的运输动脉，所以传动设备的稳定性对鼓风机的正常运行起着至关重要的作用。这也就是说，和除尘风机配套的高压调速系统，要求具有极高的可靠性。

（1）长期运行无故障。

（2）变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换运行，保证设备不停机。

（3）调速范围大，效率高。

（4）有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，风机不喘震。

1.2　除尘风机运行工艺

因转炉炼钢各生产工艺产生的烟气量不同，产生烟气的时间不同，为提高烟气捕集率、适应冶炼工艺要求，需除尘风机系统在各烟气除尘管道上设调节阀，并与工艺设备联锁。除尘风机系统组成有：各除尘点、除尘管道、袋式除尘器、风机、高压电机、高压变频器、烟囱型高压变频器，各组成很好地完成了生产工艺的设计要求，通过上位机操作高压变频器精确控制高压电机精准可靠运行，同时达到了节能减排的目的。

图1 炼钢厂除尘工艺流程图

2　英威腾变频器系统解决方案

为实现除尘风机四大要求，守护除尘设备的心脏，英威腾推出Goodrive5000变频器+Goodrive5000-MS四拖三手动旁路系统解决方案。

2.1　电机负载及配套的高压变频器参数（如表1所示）

表1 电机负载及配套的高压变频器参数

2.2　一次回路方案

四拖三手动旁路系统图如图2所示。

图2 四拖三手动旁路系统图

英威腾四拖三手动旁路柜是由QS11、QS12、QS21、QS22和QS31、QS32共6把隔离刀闸组成。一般情况下1# 、2#和3#变频器分别对应拖动M1、M2和M3号电机，备用变频器在3台变频器检修或故障时可拖动M1、M2和M3号任意一台电机。

3　英威腾变频器方案特点

（1）每台变频器能选择拖动三台电机中的一台，使用上更灵活；

（2）当其中一台变频器故障时，指定的另外一台无故障且未运行的变频器继续启动该电机，保持风机运行在变频状态，节能降耗；

（3）采用电压源型单元串联多电平高-高解决方案，直接10kV输入、10kV输出，接线简单、控制灵活；

（4）控制系统采用DSP+FPGA+ARM三核技术，支持中性点漂移技术。

4　高压变频器无级调速功能与DCS的自动协调控制除尘系统优势

（1）实现本地和远程控制：通过DCS系统给定信号，调节变频器，改变电机转速，达到调节风量的目的。

（2） 稳定的抗电网电压波动性能： 网侧电压在+10%～-15%之间波动时可做到满载输出。同时具有AVR功能，根据母线电压的波动自动调整输出电压。网侧电压在短时间小于85%～65%额定值或大于110%～120%额定值时，降额运行不停机，保证除尘风机稳定运行。

（3）高可靠性：实时监控功率单元工作情况，及时提供故障预判，保证设备可靠运行。连续24H工作模式，一个单元旁路后系统降额8%仍可继续运行。

（4）效率高、节能降耗：在20%负载以上效率高达96%，设备运行频率在35~45Hz左右，节能降耗25%到40%。

（5）降低维护成本：减小对电机和风机轴承及风机叶片的机械冲击，降低维护成本，提高使用寿命。

5　结语

经过现场验证，设备运行良好，实现了四台变频器拖动三台电机三用一备运行，实现了变频器互为备用，彻底解决了因故障引起生产停顿的难题。

英威腾高压变频器是一种高效、节能、无电网污染的变频设备，性能优异，适用于大型风机、泵类负载。除炼钢除尘解决方案外，在冶金方面，英威腾深耕数十载，还具有炼铁破碎、烧结、炼铁、轧钢的整套解决方案，英威腾GD800/IPE300系列产品，可提供原料矿石到成品钢材全流程的解决方案。

摘自《自动化博览》2022年6月刊