技術(shù)頻道

      高壓大功率變頻器在新?lián)徜擁敶缔D(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的應(yīng)用


      一、背景情況
        撫順新?lián)徜摕掍摱浚葱露挘S房始建于85年,89年正式投產(chǎn),擁有
      公稱15噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐3座(現(xiàn)已擴(kuò)容至公稱20噸),2001年產(chǎn)鋼量71萬噸,2002年預(yù)計(jì)產(chǎn)量100萬噸,2003年產(chǎn)鋼170萬噸。
        轉(zhuǎn)爐吹煉過程中,爐口會(huì)排出大量棕紅色的煙氣,煙氣溫度高、含有易燃?xì)怏w和金屬顆粒,按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297一1996),對煙氣必須冷卻、凈化,由引風(fēng)機(jī)將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用。新二煉生產(chǎn)采用“三吹三”方式,每個(gè)轉(zhuǎn)爐都配有一套除塵系統(tǒng),除塵系統(tǒng)采用二級文氏管煙塵凈化方式,煙道直徑Φ1.6m,煙氣輸送管線820mm,風(fēng)機(jī)型號D700,電機(jī)功率440KW/6KV。由于轉(zhuǎn)爐周期性間斷吹氧,為滿足節(jié)能和環(huán)保要求,要求風(fēng)機(jī)在整個(gè)煉鋼工作周期內(nèi)變速運(yùn)行,吹氧時(shí)高速運(yùn)行,不吹氧時(shí)低速運(yùn)行。原來采用液力耦合器調(diào)速,高速2700r/min(設(shè)計(jì)2900r/min),低速800r/min。由于液力耦合器技術(shù)的局限性,使得:
         調(diào)速范圍在30%~90%之間,轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定;而且,低速800r/min仍然偏高,造成能源浪費(fèi),高速運(yùn)行時(shí),液力耦合器有時(shí)丟轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)爐爐口冒煙;
         經(jīng)過10多年的使用,液力耦合器已嚴(yán)重老化,需經(jīng)常更換軸承,造成轉(zhuǎn)爐停產(chǎn),不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
         電動(dòng)機(jī)的效率低,損耗大,尤其低速運(yùn)行時(shí),效率極低;
         調(diào)節(jié)精度低、線性度差,響應(yīng)慢;
         啟動(dòng)電流仍比較大,影響電網(wǎng)穩(wěn)定;
         液力耦合器故障時(shí),無法切換至工頻旁路運(yùn)行,必須停機(jī)檢修;
         漏油嚴(yán)重,對環(huán)境污染大,地面被油污蝕嚴(yán)重;
        鑒于液力耦合器存在上述眾多問題,對其進(jìn)行改造已成當(dāng)務(wù)之急。
        2001年底,二煉鋼開始擴(kuò)容改造。為了提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,解決使用液力耦合器帶來的眾多問題,新?lián)徜摏Q定進(jìn)行變頻改造。
      二、變頻器改造方案
         要求變頻器要有高可靠性,長期運(yùn)行無故障。
         要求變頻器有旁路功能,一旦出現(xiàn)故障,可使電機(jī)切換到工頻運(yùn)行。
         調(diào)速范圍要大,效率要高。
         具有邏輯控制能力,可以自動(dòng)按照吹氧周期升降速。
         有共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)設(shè)置,能使電機(jī)避開共振點(diǎn)運(yùn)行,讓風(fēng)機(jī)不喘震。
        經(jīng)過多方調(diào)研、比較,最后新?lián)徜撏本├氯A福電氣技術(shù)有限公司合作,共同制定了1號轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造方案,改造方案如下:
      1、設(shè)備配置
        KM:變頻器供電的高壓真空斷路器
        KG1、KG2、KG3: 真空接觸器
        BPQ:HARSVERT-A06/080變頻器
        DJ: 440KW/6KV異步電動(dòng)機(jī)。
        KM為原有高壓開關(guān),KG1、KG2、KG3。
        DJ為原有異步電機(jī),如果將來擴(kuò)容到630KW/6KV普通三相異步電機(jī),變頻器必須具備驅(qū)動(dòng)能力。
        風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí),如果變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障,應(yīng)將電機(jī)自動(dòng)切換到工頻電網(wǎng)運(yùn)行,當(dāng)前吹煉周期結(jié)束后,自動(dòng)斷開KG3,檢修變頻器,變頻器檢修完畢后,通過復(fù)位按鈕,自動(dòng)返回原變頻調(diào)速狀態(tài)。如果在低速運(yùn)行,則立即斷開KG3,開始檢修。這樣,在變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí),系統(tǒng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)入工頻電網(wǎng)中,負(fù)載不用停機(jī),滿足現(xiàn)場不能停機(jī)的要求。
      2、電機(jī)及風(fēng)機(jī)參數(shù)
        電機(jī)參數(shù):            風(fēng)機(jī)參數(shù):
         型 號: JK134-2         型號:D700-13-2
         額定功率: 440KW         進(jìn)氣容積流量:700m3/min(混合煤氣)
         額定電壓: 6KV          壓力增加值: 2600mmH2O
         額定頻率: 50Hz         進(jìn)氣溫度: 35℃
         額定電流: 50A          主軸轉(zhuǎn)速: 2975rpm
         額定功率因數(shù):0.89        軸功率: 370kw
         額定效率: 92.5%
         額定轉(zhuǎn)速: 2970rpm
      3、除塵風(fēng)機(jī)工藝要求
      1)吹煉工藝周期
        
        A到B為兌鐵加廢鋼時(shí)間。
        B到C為風(fēng)機(jī)升速時(shí)間,可以調(diào)節(jié)。
        C到D為吹氧時(shí)間。
        D點(diǎn)風(fēng)機(jī)開始減速。
        D到E為倒?fàn)t測溫取樣時(shí)間。
        E到F為出鋼時(shí)間。
        F到G為濺渣時(shí)間。
        整個(gè)吹煉工藝周期約21分鐘,其中高速時(shí)間(C到D)12分鐘。高速定為45Hz,可以調(diào)節(jié);低速定為5Hz,可以調(diào)節(jié)。
      2)變頻器和現(xiàn)場接口
        在B點(diǎn),由現(xiàn)場提供一對閉合節(jié)點(diǎn)(氮氧轉(zhuǎn)換點(diǎn)),變頻器從低速向高速啟動(dòng)。在C點(diǎn),變頻器到達(dá)高速后,給現(xiàn)場提供一對閉合節(jié)點(diǎn)(高速狀態(tài)節(jié)點(diǎn)),以便現(xiàn)場操作工進(jìn)行下氧槍工作。在D點(diǎn),現(xiàn)場向變頻器提供另一對閉合節(jié)點(diǎn)(風(fēng)機(jī)減速點(diǎn)),變頻器開始降速,降速時(shí)間不作具體要求,但在減速過程中如果需要提速,變頻器應(yīng)能滿足提速要求。
        風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、氮氧切換節(jié)點(diǎn)、氧槍位置節(jié)點(diǎn)三者滿足如下關(guān)系:
        
        現(xiàn)場提供給變頻器的兩對節(jié)點(diǎn)(氮氧轉(zhuǎn)換點(diǎn)、風(fēng)機(jī)減速點(diǎn))及變頻器提供給現(xiàn)場的高速狀態(tài)節(jié)點(diǎn)均為無源節(jié)點(diǎn),具有2A/30VDC或0.8A/230VAC的容量。
      3)變頻器技術(shù)指標(biāo)
        輸入電壓           三相交流有效值 6.3KV±10%
        輸入頻率           50±5Hz
        輸出電壓           三相正弦波電壓0-6KV
        輸出頻率           0-50Hz
        頻率分辨率          0.01HZ
        加速時(shí)間           可按工藝要求設(shè)定
        減速時(shí)問           可按工藝要求設(shè)定
        頻率設(shè)定方式         高低兩級速度,可在0-50Hz范圍內(nèi)調(diào)整
        故障診斷及檢測        自動(dòng)檢測,自動(dòng)定位
        網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)         0.95(高速時(shí))
        過載保護(hù)           120%l分種(每10分鐘)、150%立即保護(hù)
        防護(hù)等級           IP20
        環(huán)境溫度           0-40℃
        環(huán)境濕度           90%,無凝結(jié)
        海拔高度           1000米以下
      三、設(shè)備運(yùn)行情況
        2001年底我公司向北京利德華福電氣技術(shù)有限公司定購了一臺高壓變頻器,型號為HARSVERT-A06/080,2002年3月14日變頻器正式投入使用,我們認(rèn)為該變頻器的生產(chǎn)、安裝、調(diào)試周期都很短,總共僅有3個(gè)多月的時(shí)間,為1號轉(zhuǎn)爐按時(shí)投產(chǎn)提供了有力的保證。
        1、 同原來使用液力耦合器比較,北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的高壓變頻器有以下優(yōu)點(diǎn):
      運(yùn)行穩(wěn)定,安全可靠。原來使用液力耦合器大概40天左右就必須更換軸承,每次需停爐半天左右,帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。HARSVERT-A變頻器具有免維護(hù)的特點(diǎn),只需定期更換柜門上的通風(fēng)濾網(wǎng),不用停機(jī),保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。
        2、節(jié)能效果顯著,大大降低了噸鋼電耗。
        3、電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停運(yùn),變頻器提供給電機(jī)的無諧波干擾的正弦波電流,降低了電機(jī)的故障次數(shù)。同時(shí),變頻器設(shè)置共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)頻率,避免了風(fēng)機(jī)長期在共振點(diǎn)運(yùn)行,使風(fēng)機(jī)工作平穩(wěn),風(fēng)機(jī)軸承磨損減少,延長了電機(jī)、風(fēng)機(jī)的使用壽命和維修周期,提高了風(fēng)機(jī)的利用時(shí)率。
        4、變頻器自身保護(hù)功能完善,同原來繼電保護(hù)比較,保護(hù)功能更多,更靈敏,大大加強(qiáng)了對電機(jī)的保護(hù)。在變頻器調(diào)試期間,變頻器自動(dòng)保護(hù),報(bào)電機(jī)過流。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)有一相線鼻子發(fā)生斷裂,電機(jī)缺相運(yùn)行,造成過流。我們及時(shí)進(jìn)行了檢修,避免了事故的擴(kuò)大化。
        5、變頻器同現(xiàn)場信號無縫接口,滿足生產(chǎn)的需要。變頻器內(nèi)置PLC,現(xiàn)場信號接入靈活。轉(zhuǎn)爐為變頻器提供一對高速、低速節(jié)點(diǎn),變頻器按照節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)自動(dòng)高速、低速往復(fù)運(yùn)行;將以前儀表柜中的轉(zhuǎn)爐的煙氣流量、煙氣溫度信號接入變頻器,把儀表柜拆除,大大節(jié)約了場地。變頻器自帶轉(zhuǎn)速測定,原來同電機(jī)相連的測速器也被取消,由變頻器為現(xiàn)場直接提供電機(jī)轉(zhuǎn)速指示,
        6、適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng),有時(shí)電網(wǎng)電壓高達(dá)6.9KV,變頻器仍能正常運(yùn)行。
        7、同液力耦合器比較,在加速期間大大減小了噪聲,削弱了噪聲污染。由于不用定期拆換軸承,減少了機(jī)油對環(huán)境的污染,使風(fēng)機(jī)房的現(xiàn)場環(huán)境有了極大改善。
      四、節(jié)能分析
        改造之前,1#2#3#轉(zhuǎn)爐的工況均相同,改造后1#轉(zhuǎn)爐可以同2#、3#轉(zhuǎn)爐作對比,最終以噸鋼除塵電耗來分析節(jié)能數(shù)據(jù)。

      設(shè)備名上月表碼
      (度)
      本月表碼
      (度)
      倍率電量消耗
      (度)
      鋼產(chǎn)量
      (噸)
      噸鋼除塵電耗
      (度/噸)
      1908399199812013908032811.3684.28
      293799946301209972013851.8407.20
      301592024201209936014010.5046.88
        
        同液力耦合器比較,噸鋼除塵電耗平均減少2.76度/噸;
        1#轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼量今年預(yù)計(jì)為35萬噸,電價(jià)為0.44元/度;
        年節(jié)電總額為:35萬噸×2.76×0.44=425040元,節(jié)電率為39.2%。
        同時(shí)由于HARSVERT-A變頻器的可靠性,避免了原來液力耦合器發(fā)生故障時(shí),轉(zhuǎn)爐停爐造成高爐甩鐵的情況發(fā)生,其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益也是是巨大的。
      五、結(jié)束語
        從幾個(gè)月的運(yùn)行情況來看,北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/080高壓大功率變頻器性能好,可靠性高,節(jié)能效果明顯,滿足連續(xù)生產(chǎn)對調(diào)速系統(tǒng)的要求,我公司決定在2#、3#轉(zhuǎn)爐改造中繼續(xù)使用,目前2#、3#轉(zhuǎn)爐配套的變頻器已達(dá)現(xiàn)場,正在安裝調(diào)試中。

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