高壓變頻器在轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
唐山國(guó)義特種鋼有限公司煉鋼廠原有50t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐3座，轉(zhuǎn)爐在吹煉過(guò)程中，爐口會(huì)排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高，且含有易燃?xì)怏w和金屬顆粒；按照我國(guó)1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb16297一1996)的規(guī)定：對(duì)煙氣必須進(jìn)行冷卻、凈化處理后，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。因此，每座轉(zhuǎn)爐必須配置1套除塵系統(tǒng)：共有4臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)，采取3用1備的運(yùn)行方式。風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率為1000kw，供電電壓為10kv。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。最初設(shè)計(jì)采用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，電動(dòng)機(jī)采用水電阻啟動(dòng)；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)采用風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量存在著非常大的局限性，主要表現(xiàn)在：
(1)風(fēng)門擋板須人工調(diào)節(jié)，使用不便，通常不論工況如何，風(fēng)門一直不變，造成巨大浪費(fèi)；
(2)風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量是把風(fēng)量消耗在擋風(fēng)板上，造成擋風(fēng)板前后壓差大，風(fēng)門易磨損；
(3)風(fēng)機(jī)、電機(jī)全速運(yùn)行，震動(dòng)大、噪聲大、損耗大，軸承磨損嚴(yán)重；
(4)調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應(yīng)速度慢；
(5)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大，影響電網(wǎng)穩(wěn)定。
鑒于存在上述眾多問(wèn)題，煉鋼廠決定對(duì)3座轉(zhuǎn)爐的除塵系統(tǒng)分別進(jìn)行改造，采用高壓變頻器通過(guò)調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。
2 電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)及變頻器設(shè)置的參數(shù)
3 高壓變頻器技術(shù)要求及改造方案
(1)除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞，一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)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，轉(zhuǎn)爐又是周期性間斷吹氧，所以，為除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性?；谝陨瞎ぷ魈攸c(diǎn)，對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要要求如下：
●要求變頻器具有高可靠性，長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)故障；
●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(kāi)共振點(diǎn)運(yùn)行，保證風(fēng)機(jī)不喘振。
(2)經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、比較，最后決定采用深圳市科陸變頻器公司生產(chǎn)的cl2700系列高壓變頻器，通過(guò)雙方技術(shù)人員的合作，共同制定了1#轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造方案，改造方案如下：
●拆除水阻啟動(dòng)柜，電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)直接短接；
●在控制室增加1臺(tái)操作柜，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、本地控制以及電流、轉(zhuǎn)速、頻率的監(jiān)視；
●設(shè)立高速、低速兩檔速度控制；
●當(dāng)除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，功率單元故障只報(bào)警不停機(jī)。
(3)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制箱接口圖及功能表
4 經(jīng)濟(jì)效益及附加值
4.1運(yùn)行參數(shù)比較
4.2減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊
電機(jī)采用水電阻啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流達(dá)到額定電流的2.5～4倍。經(jīng)過(guò)變頻改造后，觀察變頻器啟動(dòng)的負(fù)荷曲線，發(fā)現(xiàn)它啟動(dòng)時(shí)基本沒(méi)有沖擊，電流從零開(kāi)始，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升，無(wú)論如何都不會(huì)超過(guò)額定電流的1.2倍。因此風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊問(wèn)題，消除了大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力，大大降低日常的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
4.3延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命
使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速變化沿風(fēng)機(jī)的加減速特性曲線變化，沒(méi)有應(yīng)力負(fù)載作用于軸承上，延長(zhǎng)了軸承的壽命。同時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明，機(jī)械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可成倍地提高風(fēng)機(jī)壽命，風(fēng)機(jī)的使用維護(hù)費(fèi)用自然就降低了。
4.4降低噪音
風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速驅(qū)動(dòng)，在降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時(shí)，噪音也大幅度地降低，同時(shí)克服了由于調(diào)整風(fēng)門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起共振，造成風(fēng)道強(qiáng)烈震動(dòng)的缺陷，運(yùn)行工況得到明顯改善。
由上述可知，采用變頻調(diào)速的方式可提高電機(jī)的使用效率，綜合利用能源，減小損耗，給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)變頻器的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已逐步替代各種進(jìn)口產(chǎn)品，特別是高壓變頻器，可靠性和性價(jià)比都比進(jìn)口產(chǎn)品具有明顯優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)的節(jié)能降耗做出了突出的貢獻(xiàn)。
作者簡(jiǎn)介
陳志東電氣工程師，現(xiàn)工作于唐山市國(guó)義特種鋼有限公司，主要從事電氣設(shè)備的維護(hù)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(yīng)用工作。
(1)風(fēng)門擋板須人工調(diào)節(jié)，使用不便，通常不論工況如何，風(fēng)門一直不變，造成巨大浪費(fèi)；
(2)風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量是把風(fēng)量消耗在擋風(fēng)板上，造成擋風(fēng)板前后壓差大，風(fēng)門易磨損；
(3)風(fēng)機(jī)、電機(jī)全速運(yùn)行，震動(dòng)大、噪聲大、損耗大，軸承磨損嚴(yán)重；
(4)調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應(yīng)速度慢；
(5)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大，影響電網(wǎng)穩(wěn)定。
鑒于存在上述眾多問(wèn)題，煉鋼廠決定對(duì)3座轉(zhuǎn)爐的除塵系統(tǒng)分別進(jìn)行改造，采用高壓變頻器通過(guò)調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。
2 電動(dòng)機(jī)基本參數(shù)及變頻器設(shè)置的參數(shù)
3 高壓變頻器技術(shù)要求及改造方案
(1)除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞，一旦除塵風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行，不但影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)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，轉(zhuǎn)爐又是周期性間斷吹氧，所以，為除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，要求具有極高的可靠性?；谝陨瞎ぷ魈攸c(diǎn)，對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要要求如下：
●要求變頻器具有高可靠性，長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)故障；
●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(kāi)共振點(diǎn)運(yùn)行，保證風(fēng)機(jī)不喘振。
(2)經(jīng)過(guò)多方調(diào)研、比較，最后決定采用深圳市科陸變頻器公司生產(chǎn)的cl2700系列高壓變頻器，通過(guò)雙方技術(shù)人員的合作，共同制定了1#轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造方案，改造方案如下：
●拆除水阻啟動(dòng)柜，電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)直接短接；
●在控制室增加1臺(tái)操作柜，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、本地控制以及電流、轉(zhuǎn)速、頻率的監(jiān)視；
●設(shè)立高速、低速兩檔速度控制；
●當(dāng)除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，功率單元故障只報(bào)警不停機(jī)。
(3)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制箱接口圖及功能表
4 經(jīng)濟(jì)效益及附加值
4.1運(yùn)行參數(shù)比較
4.2減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊
電機(jī)采用水電阻啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流達(dá)到額定電流的2.5～4倍。經(jīng)過(guò)變頻改造后，觀察變頻器啟動(dòng)的負(fù)荷曲線，發(fā)現(xiàn)它啟動(dòng)時(shí)基本沒(méi)有沖擊，電流從零開(kāi)始，僅是隨著轉(zhuǎn)速增加而上升，無(wú)論如何都不會(huì)超過(guò)額定電流的1.2倍。因此風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行解決了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊問(wèn)題，消除了大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主機(jī)的沖擊應(yīng)力，大大降低日常的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
4.3延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命
使用變頻器可使電機(jī)轉(zhuǎn)速變化沿風(fēng)機(jī)的加減速特性曲線變化，沒(méi)有應(yīng)力負(fù)載作用于軸承上，延長(zhǎng)了軸承的壽命。同時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明，機(jī)械壽命與轉(zhuǎn)速的倒數(shù)成正比，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可成倍地提高風(fēng)機(jī)壽命，風(fēng)機(jī)的使用維護(hù)費(fèi)用自然就降低了。
4.4降低噪音
風(fēng)機(jī)采用變頻器調(diào)速驅(qū)動(dòng)，在降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同時(shí)，噪音也大幅度地降低，同時(shí)克服了由于調(diào)整風(fēng)門線性度不好，調(diào)節(jié)品質(zhì)差，引起共振，造成風(fēng)道強(qiáng)烈震動(dòng)的缺陷，運(yùn)行工況得到明顯改善。
由上述可知，采用變頻調(diào)速的方式可提高電機(jī)的使用效率，綜合利用能源，減小損耗，給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)變頻器的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已逐步替代各種進(jìn)口產(chǎn)品，特別是高壓變頻器，可靠性和性價(jià)比都比進(jìn)口產(chǎn)品具有明顯優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)的節(jié)能降耗做出了突出的貢獻(xiàn)。
作者簡(jiǎn)介
陳志東電氣工程師，現(xiàn)工作于唐山市國(guó)義特種鋼有限公司，主要從事電氣設(shè)備的維護(hù)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(yīng)用工作。
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