高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在煉鋼廠除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用

近年來，節(jié)能降耗在各行各業(yè)中得到了共識(shí)，煉鋼廠是整個(gè)煉鋼系統(tǒng)的重要分廠，所需能耗占總成本較大比例。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，由于其良好的節(jié)能效果，高壓變頻裝置已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于冶煉行業(yè)的各個(gè)場(chǎng)合。本文重點(diǎn)介紹了我廠使用的Nzx-Y06/173高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況。分享對(duì)變頻裝置可靠性、節(jié)能效果、使用的一些經(jīng)驗(yàn)。

一、引言

建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，是我國(guó)和諧社會(huì)建設(shè)進(jìn)程中必須堅(jiān)持的一項(xiàng)基本國(guó)策。特別是近期國(guó)家提出的負(fù)能煉鋼技術(shù)，這就要求企業(yè)千方面計(jì)把能耗降低，高壓變頻器技術(shù)全面推廣對(duì)鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)意義重大。除塵風(fēng)機(jī)作為轉(zhuǎn)爐的主要輔助設(shè)備之一，未加裝變頻器時(shí)采用定速運(yùn)行，風(fēng)量只能由出口調(diào)節(jié)風(fēng)門來控制，節(jié)流損失大、管損嚴(yán)重、系統(tǒng)效率低，造成了能源浪費(fèi)。

二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

富寶鋼鐵有限公司2009年初決定對(duì)兩座60噸轉(zhuǎn)爐安裝二次除塵設(shè)施，配套650000m3除塵系統(tǒng)，原系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)的液力偶合器調(diào)速系統(tǒng)方案，應(yīng)以節(jié)能降耗作為目標(biāo)，最終采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)替換了液力偶合器調(diào)速系統(tǒng)，加裝了北京能之星電器公司生產(chǎn)的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。以下對(duì)加裝高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際使用、調(diào)試中的一些情況進(jìn)行分析。

三、設(shè)備簡(jiǎn)介

北京能之星電器公司生產(chǎn)的HIVERT-Y06/173高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

1. 采用單元串聯(lián)技術(shù)，諧波含量輸入、輸出諧波含量低，優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)達(dá)0.96。無需安裝濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，可直接驅(qū)動(dòng)普通電機(jī)；

2. 功率單元與控制系統(tǒng)光纖通訊，強(qiáng)弱電之間完全隔離，提高了系統(tǒng)抗干擾能力；

3．系統(tǒng)控制電源采用220VAC和高壓主電源降壓隔離后雙路供電，供電系統(tǒng)與直接在線熱備份，系統(tǒng)運(yùn)行更可靠、操作更簡(jiǎn)便。

4. 內(nèi)置I/O接口板與用戶信號(hào)連接，無需PLC和工控機(jī)，避免了由于溫度過高導(dǎo)致工控機(jī)硬盤損壞而使系統(tǒng)癱瘓，特別適合煉鋼廠高溫、灰塵大等惡劣條件；

5. 采用一體化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)接線簡(jiǎn)單；

四、主要技術(shù)性能指標(biāo)

五、系統(tǒng)實(shí)施方案

圖1 一次回路圖

系統(tǒng)配備手動(dòng)旁路柜中，共有3個(gè)高壓隔離開關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，QS21與QS22采用一個(gè)雙刀雙擲隔離開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自然機(jī)械互鎖。當(dāng)QS1、QS22閉合，QS21斷開時(shí)，電機(jī)變頻運(yùn)行；當(dāng)QS1、QS22斷開，QS21閉合時(shí)，電機(jī)工頻運(yùn)行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護(hù)和調(diào)試。

旁路柜必須與上級(jí)高壓斷路器QF連鎖，旁路柜隔離開關(guān)未合到位時(shí)，不允許QF合閘，QF合閘時(shí)，絕對(duì)不允許操作隔離開關(guān)，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設(shè)備的安全。

合閘閉鎖：將變頻器“合閘允許”信號(hào)與旁路柜“工頻投入”信號(hào)并聯(lián)后，串聯(lián)于高壓開關(guān)合閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，變頻器故障或不就緒時(shí)，上級(jí)高壓開關(guān)（斷路器QF）合閘不允許；旁路投入狀態(tài)時(shí)，合閘閉鎖無效。

故障分閘：將變頻器“高壓分?jǐn)唷毙盘?hào)與旁路柜“變頻投入”信號(hào)串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，分?jǐn)嘧冾l器高壓輸入；旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無效。

六、運(yùn)行情況及節(jié)能統(tǒng)計(jì)

變頻調(diào)速系統(tǒng)是國(guó)家推廣的十大節(jié)能工程之一，對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)而言，它的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f，轉(zhuǎn)差濾s，電機(jī)極對(duì)數(shù)p有關(guān)，n=60f(1-s)/p，由流體力學(xué)理論可知，流體流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，其轉(zhuǎn)矩與二次方成正比，其功率與三次方成正比，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，電機(jī)的能耗將以三次方的速率下降，然而從一般調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法來看，是通過改變擋板的開度來實(shí)現(xiàn)的，但是在此情況下電機(jī)仍然全速運(yùn)行，于是有很大一部分能力被損耗在擋板上。

變頻裝置是通過改變電源頻率f來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的，可以看出n與f的線性關(guān)系，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬，因此裝置所帶的風(fēng)機(jī)都使擋板全開的，且隨煉鋼工藝中不同時(shí)段所需的風(fēng)量大小都不一樣，裝置節(jié)約的能量就是浪費(fèi)在擋板上的這一部分能量。

以下為加裝變頻調(diào)速裝置前后的運(yùn)行參數(shù)：

年節(jié)電量統(tǒng)計(jì)：

1、直接經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)除塵風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，參照風(fēng)機(jī)的額定值統(tǒng)計(jì)，使用變頻器后，少消耗功率800KW/小時(shí),我廠實(shí)際節(jié)電如下：

全年節(jié)電（按10個(gè)月統(tǒng)計(jì)）：

800kW x10月x30天x24小時(shí)x0.55元=316.8萬元。

2、間接經(jīng)濟(jì)效益

（1）工頻啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)承受6-8倍的沖擊電流，而采用變頻啟動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)由于軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)過程平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)或電機(jī)沒有沖擊，對(duì)風(fēng)機(jī)也不產(chǎn)生大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沖擊，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低維修費(fèi)用，減少維修改造量。

（2）采用變頻運(yùn)行后，由于電機(jī)軸功率下降，除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，減輕了機(jī)械振動(dòng)和噪聲，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，改善了勞動(dòng)環(huán)境；

六 結(jié)束語：

實(shí)踐證明，風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速后，取得了顯著的節(jié)電效果，是一種理想的調(diào)速控制方式，并且機(jī)械的轉(zhuǎn)速降低后，機(jī)械的磨損減少，使用壽命延長(zhǎng)，同時(shí)設(shè)備運(yùn)行可靠性提高，延長(zhǎng)了設(shè)備檢修周期，減少了維護(hù)量及維修費(fèi)用，直接和間接經(jīng)濟(jì)效益都很可觀。公司看到高壓變頻器調(diào)速的前景，正擬對(duì)轉(zhuǎn)爐一次除塵進(jìn)行改造，為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保、節(jié)約型社會(huì)而謀略。