高壓變頻器在轉爐除塵風機中的應用
唐山國義特種鋼有限公司煉鋼廠原有50t氧氣頂吹轉爐3座，轉爐在吹煉過程中，爐口會排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高，且含有易燃氣體和金屬顆粒；按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》(gb16297一1996)的規定：對煙氣必須進行冷卻、凈化處理后，由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統中備用。因此，每座轉爐必須配置1套除塵系統：共有4臺除塵風機，采取3用1備的運行方式。風機電動機功率為1000kw，供電電壓為10kv。由于轉爐周期性間斷吹氧，為滿足節能和環保要求，要求風機在整個煉鋼工作周期內變速運行：吹氧時高速運行，不吹氧時低速運行。最初設計采用風門擋板調節風量，電動機采用水電阻啟動；經過一段時間的運行，發現采用風門擋板調節風量存在著非常大的局限性，主要表現在：
(1)風門擋板須人工調節，使用不便，通常不論工況如何，風門一直不變，造成巨大浪費；
(2)風門擋板調節風量是把風量消耗在擋風板上，造成擋風板前后壓差大，風門易磨損；
(3)風機、電機全速運行，震動大、噪聲大、損耗大，軸承磨損嚴重；
(4)調節精度低、線性度差，響應速度慢；
(5)電動機啟動電流大，影響電網穩定。
鑒于存在上述眾多問題，煉鋼廠決定對3座轉爐的除塵系統分別進行改造，采用高壓變頻器通過調速來調節轉爐除塵風機的風量。
2 電動機基本參數及變頻器設置的參數
3 高壓變頻器技術要求及改造方案
(1)除塵風機是除塵凈化系統的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產，造成巨大的經濟損失，還有可能威脅到現場生產人員的人身安全；另外，調速系統工作的環境比較惡劣，轉爐又是周期性間斷吹氧，所以，為除塵風機配套的高壓變頻調速系統，要求具有極高的可靠性。基于以上工作特點，對變頻調速系統的主要要求如下：
●要求變頻器具有高可靠性，長期運行無故障；
●調速范圍要大，效率要高；
●具有邏輯控制能力，可以自動按照吹氧周期升降速；
●有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，保證風機不喘振。
(2)經過多方調研、比較，最后決定采用深圳市科陸變頻器公司生產的cl2700系列高壓變頻器，通過雙方技術人員的合作，共同制定了1#轉爐除塵風機的變頻改造方案，改造方案如下：
●拆除水阻啟動柜，電動機中性點直接短接；
●在控制室增加1臺操作柜，可實現遠程、本地控制以及電流、轉速、頻率的監視；
●設立高速、低速兩檔速度控制；
●當除塵風機運行時，功率單元故障只報警不停機。
(3)系統與遠程控制箱接口圖及功能表
4 經濟效益及附加值
4.1運行參數比較
4.2減少電機啟動時的電流沖擊
電機采用水電阻啟動時的最大啟動電流達到額定電流的2.5～4倍。經過變頻改造后，觀察變頻器啟動的負荷曲線，發現它啟動時基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉速增加而上升，無論如何都不會超過額定電流的1.2倍。因此風機變頻運行解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力，大大降低日常的維護保養費用。
4.3延長設備使用壽命
使用變頻器可使電機轉速變化沿風機的加減速特性曲線變化，沒有應力負載作用于軸承上，延長了軸承的壽命。同時有關數據說明，機械壽命與轉速的倒數成正比，降低風機轉速可成倍地提高風機壽命，風機的使用維護費用自然就降低了。
4.4降低噪音
風機采用變頻器調速驅動，在降低風機轉速運行的同時，噪音也大幅度地降低，同時克服了由于調整風門線性度不好，調節品質差，引起共振，造成風道強烈震動的缺陷，運行工況得到明顯改善。
由上述可知，采用變頻調速的方式可提高電機的使用效率，綜合利用能源，減小損耗，給企業帶來可觀的經濟效益。
5 結束語
隨著科技的進步，國產變頻器的技術已經非常成熟，已逐步替代各種進口產品，特別是高壓變頻器，可靠性和性價比都比進口產品具有明顯優勢，為我國的節能降耗做出了突出的貢獻。
作者簡介
陳志東電氣工程師，現工作于唐山市國義特種鋼有限公司，主要從事電氣設備的維護工作。
歐榮華深圳市科陸變頻器有限公司工程師，主要從事高壓變頻器的研制和應用工作。
(1)風門擋板須人工調節，使用不便，通常不論工況如何，風門一直不變，造成巨大浪費；
(2)風門擋板調節風量是把風量消耗在擋風板上，造成擋風板前后壓差大，風門易磨損；
(3)風機、電機全速運行，震動大、噪聲大、損耗大，軸承磨損嚴重；
(4)調節精度低、線性度差，響應速度慢；
(5)電動機啟動電流大，影響電網穩定。
鑒于存在上述眾多問題，煉鋼廠決定對3座轉爐的除塵系統分別進行改造，采用高壓變頻器通過調速來調節轉爐除塵風機的風量。
2 電動機基本參數及變頻器設置的參數
3 高壓變頻器技術要求及改造方案
(1)除塵風機是除塵凈化系統的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產，造成巨大的經濟損失，還有可能威脅到現場生產人員的人身安全；另外，調速系統工作的環境比較惡劣，轉爐又是周期性間斷吹氧，所以，為除塵風機配套的高壓變頻調速系統，要求具有極高的可靠性。基于以上工作特點，對變頻調速系統的主要要求如下：
●要求變頻器具有高可靠性，長期運行無故障；
●調速范圍要大，效率要高；
●具有邏輯控制能力，可以自動按照吹氧周期升降速；
●有共振點跳轉設置，能使電機避開共振點運行，保證風機不喘振。
(2)經過多方調研、比較，最后決定采用深圳市科陸變頻器公司生產的cl2700系列高壓變頻器，通過雙方技術人員的合作，共同制定了1#轉爐除塵風機的變頻改造方案，改造方案如下：
●拆除水阻啟動柜，電動機中性點直接短接；
●在控制室增加1臺操作柜，可實現遠程、本地控制以及電流、轉速、頻率的監視；
●設立高速、低速兩檔速度控制；
●當除塵風機運行時，功率單元故障只報警不停機。
(3)系統與遠程控制箱接口圖及功能表
4 經濟效益及附加值
4.1運行參數比較
4.2減少電機啟動時的電流沖擊
電機采用水電阻啟動時的最大啟動電流達到額定電流的2.5～4倍。經過變頻改造后，觀察變頻器啟動的負荷曲線，發現它啟動時基本沒有沖擊，電流從零開始，僅是隨著轉速增加而上升，無論如何都不會超過額定電流的1.2倍。因此風機變頻運行解決了電機啟動時的大電流沖擊問題，消除了大啟動電流對電機、傳動系統和主機的沖擊應力，大大降低日常的維護保養費用。
4.3延長設備使用壽命
使用變頻器可使電機轉速變化沿風機的加減速特性曲線變化，沒有應力負載作用于軸承上，延長了軸承的壽命。同時有關數據說明，機械壽命與轉速的倒數成正比，降低風機轉速可成倍地提高風機壽命，風機的使用維護費用自然就降低了。
4.4降低噪音
風機采用變頻器調速驅動，在降低風機轉速運行的同時，噪音也大幅度地降低，同時克服了由于調整風門線性度不好，調節品質差，引起共振，造成風道強烈震動的缺陷，運行工況得到明顯改善。
由上述可知，采用變頻調速的方式可提高電機的使用效率，綜合利用能源，減小損耗，給企業帶來可觀的經濟效益。
5 結束語
隨著科技的進步，國產變頻器的技術已經非常成熟，已逐步替代各種進口產品，特別是高壓變頻器，可靠性和性價比都比進口產品具有明顯優勢，為我國的節能降耗做出了突出的貢獻。
作者簡介
陳志東電氣工程師，現工作于唐山市國義特種鋼有限公司，主要從事電氣設備的維護工作。
歐榮華深圳市科陸變頻器有限公司工程師，主要從事高壓變頻器的研制和應用工作。
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