煉鋼廠轉爐除塵風機變頻技術應用分析

1、<p>　　煉鋼廠轉爐除塵風機變頻技術應用分析</p><p>　　摘 要：本文介紹了高壓變頻器在煉鋼廠轉爐除塵風機中的應用，通過對除塵風機變頻技術分析表明：高壓變頻器在降低除塵風機的電耗、提高功率因數(shù)、減小啟動電流、提高自動化水平方面前景廣闊。 </p><p>　　關鍵詞： 變頻器 ；除塵； 風機 </p><p>　　中圖分類號：TS737+.1 文

2、獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　轉爐煉鋼產(chǎn)生的大量含塵高溫煙氣，需要利用專門除塵風機系統(tǒng)將此種煙氣及時回收處理。除塵風機是除塵凈化系統(tǒng)的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失，還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全；另外，調(diào)速系統(tǒng)工作的環(huán)境比較惡劣；所以，和除塵風機配套的高壓調(diào)

3、速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性。基于以上工作特點，對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要要求如下： 1.要求變頻器要有高可靠性，長期運行無故障。2. 要求變頻器有旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，可使電機切換到工頻運行。3.調(diào)速范圍要大，效率要高。4.有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，讓風機不喘震。 </p><p>　　2010年5月投產(chǎn)的某鋼廠210t轉爐二次除塵系統(tǒng)，經(jīng)過多方調(diào)研、比較，最后決定采用東方日立DHVECTOL－DI

4、004000/10型高壓變頻器，通過雙方技術人員的合作，共同制定了轉爐除塵風機的變頻設計方案。 </p><p>　　2210t 轉爐二次除塵系統(tǒng)組成 </p><p>　　在轉爐煉鋼過程中，轉爐在兌鐵水、投料、吹煉、出渣及出鋼時產(chǎn)生的含塵高溫煙氣由轉爐封閉罩捕集，同時還捕集料倉上料及投料、鋼包熱修、中包熱修、精煉系統(tǒng)及RH系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣。各路煙氣匯總后，經(jīng)袋式除塵器除塵后由風機經(jīng)煙囪排入

5、大氣。由于各生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的煙氣量不同，產(chǎn)生煙氣的時間不同，為提高煙氣捕集率、適應冶煉工藝要求，在各煙氣除塵管道上設調(diào)節(jié)閥，并與工藝設備聯(lián)鎖。系統(tǒng)組成有: 各除塵點、除塵管道、袋式除塵器、風機、高壓電機、高壓變頻器、煙囪（圖1）。DHVECTOL －DI004000 /10 型高壓變頻器很好的完成了生產(chǎn)工藝的設計要求，通過上位機操作高壓變頻器精確控制高壓電機精準運行，達到了節(jié)能減排的目的。 </p><p>　　圖

6、 1 除塵系統(tǒng)主要設備圖 </p><p>　　3 高壓變頻器概述 </p><p>　　該高壓變頻器是一種高效、節(jié)能、無電網(wǎng)污染的變頻設備，性能優(yōu)異。該變頻器適用于大型風機、泵類負載，使用后可大大降低能耗，改善生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，并可大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，延長設備的使用壽命，減少系統(tǒng)維護。 </p><p>　　該廠使用的該型高壓變頻器適用于 10 k

7、V 的變頻調(diào)速三相異步電動機，將工頻電源變換為頻率、電壓均連續(xù)可調(diào)的電源，可使電機拖動系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)，不僅節(jié)能效果明顯，而且極大提高了系統(tǒng)性能。 </p><p>　　該變頻器具有以下特點: 輸入諧波小、功率因數(shù)高; 采用高壓場控大功率的 IGBT 功率模塊，電壓設計裕度大; 能提供多條起動曲線，起動時間可以自行設定，可保證電動機安全運行并延長其使用壽命，軟啟動過程對電網(wǎng)不會產(chǎn)生沖擊電流; 不僅節(jié)能，而且大大

8、延長電動機及其負載的機械磨損，節(jié)省維護費用; 高壓主回路與主控系統(tǒng)之間采用高速光纖通訊系統(tǒng)連接; 采用內(nèi)置 PLC，可接收和輸出工業(yè)標準信號，滿足現(xiàn)場需要，具有現(xiàn)場及遠程操作模式; 內(nèi)置PID 調(diào)節(jié)器，可實現(xiàn)閉環(huán)控制，內(nèi)置 UPS 可提供 30分鐘維持時間; 具備低壓空載調(diào)試功能; 變頻器具有自診斷功能，并提供多種故障報警和保護，保障高壓電動機安全運行。 </p><p>　　4 系統(tǒng)組成及控制功能 </p

9、><p>　　變頻裝置由變頻器柜、移相變壓器柜、旁路柜組成，主回路原理圖如圖 2。 </p><p>　　圖 2 主回路原理圖交流高壓。 </p><p>　　變頻器采用直接高壓變換形式，由多個功率單元構成單元串聯(lián)多電平的拓撲結構。每個功率單元輸出交流低壓，多個功率單元疊加后輸出為所需的交流高壓。 </p><p>　　10 kV 電源通過轉爐

10、10 kV 開關站高壓柜高壓斷路器進入系統(tǒng)旁路柜，采用移相干式變壓器進行電源側電氣隔離，以減少諧波，電路原理示意圖如圖3 所示。變壓器輸出經(jīng)功率柜逆變輸出后到旁路柜，再經(jīng)旁路柜直接驅(qū)動高壓電機調(diào)速。 </p><p>　　圖 3 10 kV 9 級變頻器電路原理示意圖 </p><p>　　本裝置采用工頻旁路系統(tǒng)，工頻旁路采用真空接觸器作為旁路切換，當變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障停機或?qū)ψ冾l調(diào)速系

11、統(tǒng)進行檢修時，切換到旁路，電機可以直接接電網(wǎng)工頻運行，變頻器系統(tǒng)接口如圖 4所示。 </p><p>　　圖 4 變頻器系統(tǒng)接口圖 </p><p>　　主控系統(tǒng)包括主控板及其輸入輸出接口，主控板以專用高性能單片機為控制核心，通過光纖通訊系統(tǒng)向各個功率單元傳輸PWM 信號，并接收各個功率單元狀態(tài)信息。主控板和液晶之間使用光纖連接，液晶及面板鍵盤實現(xiàn)人機界面功能。通過面板上的功能鍵可以實現(xiàn)系

12、統(tǒng)運行、停機、復位及功能參數(shù)設定和記錄查詢。主控板的 I/O 接口來實現(xiàn)端子控制模式的外部通訊，主要功能有: 系統(tǒng)端子復位、運行/停止控制、外部模擬方式頻率給定、系統(tǒng)狀態(tài)、運行頻率。如圖 5 所示: </p><p>　　圖 5 控制系統(tǒng)示意圖 </p><p>　　電氣控制以高可靠性的可編程邏輯控制器( PLC) 為中心，輔以繼電器、開關等器件，負責變頻器內(nèi)部邏輯控制及外部與工藝的接口。

13、PLC 主要完成以下功能: 與主控系統(tǒng)交換給定、運行頻率、輸出電流及功能號等數(shù)據(jù); 監(jiān)控主控系統(tǒng)就緒、運行、故障等狀態(tài); 處理變頻器控制電源切換、旁通柜開關切換、互鎖、風機、柜門、變壓器溫度等信號; 處理高壓開關信號、控制指令信號，提供變頻器運行狀態(tài)和參數(shù)。 </p><p>　　5 節(jié)能及效益分析 </p><p>　　變頻調(diào)節(jié)時，通過改變頻率來改變風機的轉速來滿足不同工況的需求。此時電

14、機消耗的能量將與電機轉速立方的關系下降，因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著。變頻調(diào)速方式調(diào)速范圍寬，線性度很好，其本身的電子損耗很低，因而無論輕載還是滿載都有很高的效率。 </p><p><b>　　節(jié)能分析: </b></p><p>　　工頻運行: 運行頻率 50 Hz，運行電流 226. 5A，功率因數(shù) 0. 8; </p><p>　　運

15、行功率為: P1 = U × I ×1. 732 × cos =10 ×226. 5 × 1. 732 × 0. 8 = 3138. 38 kW </p><p>　　變頻運行: 風機按高、中、低速運行，由于中低速運行時間較短，現(xiàn)按風機高速運行計算，正常高速運行頻率 40 Hz( 隨工況不同，頻率有所降低) ，運行電流 125 A; 功率因數(shù) 0. 9

16、7; </p><p>　　運行功率為 P2 = U × I × 1. 732 × cosφ =10 ×125 × 1. 732 × 0. 97 = 2100. 05 kW </p><p>　　節(jié)電率計算: ( 3138. 38 － 2100. 05) /3138. 38= 33. 08% </p><p&g

17、t;<b>　　經(jīng)濟效益分析: </b></p><p>　　每小時節(jié)電 3138. 38 － 2100. 05 = 1038. 33 度，每月( 按 30 天計算) 節(jié)電 1038. 33 ×24 ×30 =74. 76萬度; </p><p>　　電價按 0. 5 元/度算，年節(jié)電費 74. 76 萬度 ×12× 0. 5

18、元 / 度 = 448. 6 萬元 </p><p><b>　　6 結束語 </b></p><p>　　除塵風機使用高壓變頻器變頻調(diào)速，實現(xiàn)了除塵風機的調(diào)速運行及高壓電機的軟起動，降低能耗、提高功率因數(shù)、減小啟動電流、提高風機的利用率，不僅除塵效果完全滿足工藝要求，而且節(jié)能效果顯著。 </p><p><b>　　參考文獻 ： &

19、lt;/b></p><p>　　[1] 錢伯章.變頻調(diào)速節(jié)能實例[J]. 化工裝備技術. 2011(04) </p><p>　　[2] 張煒,王循明,祝勇仁.關于風機、泵的節(jié)能技術的研究及應用[J]. 廣西輕工業(yè). 2008(01) </p><p>　　[3] 高桂梅.變頻技術在熱風爐的應用[J]. 煤炭技術. 2011(04) </p>