摘 要：本文綜述了高壓變頻器在煉鐵廠部分風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況，對(duì)改造過(guò)程、改造前后的耗電及設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行了對(duì)比后，最終交流變頻調(diào)速器，以其適用性強(qiáng)、可靠性高、操作方便、減少噪聲、保護(hù)設(shè)備等優(yōu)勢(shì)，受到用戶的好評(píng)。

關(guān)鍵字：風(fēng)機(jī)、變頻、風(fēng)道、可靠性、減少噪聲、保護(hù)設(shè)備

濰鋼煉鐵廠風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)

一、前言

濰鋼集團(tuán)公司煉鐵廠現(xiàn)有4座高爐2條燒結(jié)生產(chǎn)線，高爐冶煉既連續(xù)不間斷作業(yè)，同時(shí)又是用電耗能大戶。隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的出臺(tái)，企業(yè)節(jié)能改造勢(shì)在必行。高壓交流變頻調(diào)速技術(shù)是上世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型電力傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)。2008年1月我廠采用北京合康億盛公司產(chǎn)的10kV和6kV變頻器用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速，其技術(shù)和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)以前采用的調(diào)速方式（如串級(jí)調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、轉(zhuǎn)子水阻調(diào)速等）。我公司選用的合康高壓變頻器在煉鐵廠4號(hào)高爐熱風(fēng)爐1#助燃風(fēng)機(jī)、爐前除塵風(fēng)機(jī)、原料除塵風(fēng)機(jī)、1#2#噴煤收塵風(fēng)機(jī)、1#燒結(jié)機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)共6臺(tái)設(shè)備進(jìn)行第一期節(jié)能改造，并在5月份陸續(xù)安裝調(diào)試完成，穩(wěn)定運(yùn)行至今。使我公司成為國(guó)產(chǎn)高壓變頻器的品牌基地。

二、工況簡(jiǎn)述

我公司4#高爐熱風(fēng)爐是為1300m3高爐配套的內(nèi)頂燃式熱風(fēng)爐，格子磚為蓄熱載體，以燃燒高爐煤氣為主，燃燒制度為兩燒一送，拱頂?shù)臏囟瓤蛇_(dá)到1300℃，煙道溫度在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到300℃，為高爐送風(fēng)的溫度為1100℃左右。助燃風(fēng)機(jī)的作用是抽取大氣中的空氣，引入熱風(fēng)爐中為其助燃。風(fēng)機(jī)型號(hào)為9-28-14D,全壓40800-12000Pa，電機(jī)型號(hào)YKK450-4 10kV 400kW ,燒爐需用風(fēng)量10萬(wàn)m3/h 風(fēng)壓：4kPa 換爐時(shí)6kPa，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度在30%，改造前通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度和放散閥開(kāi)度滿足工藝要求，在調(diào)整過(guò)程中容易產(chǎn)生喘震現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備危害性大，并且風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪音大，電機(jī)低負(fù)載率功率因數(shù)低耗能大。

高爐出鐵時(shí)會(huì)有大量的黃煙，并伴有廢氣和灰塵，4#高爐是1300m3，每天出11爐鐵水，每次大約50分鐘，間隔30分鐘，通過(guò)爐前除塵風(fēng)機(jī)引出由布袋除塵進(jìn)行處理。改造前通過(guò)調(diào)整液力耦合器轉(zhuǎn)速控制布袋除塵箱體壓差調(diào)整除塵效果，出鐵時(shí)高轉(zhuǎn)速，不出鐵時(shí)低轉(zhuǎn)速。為了保護(hù)電機(jī)設(shè)備，進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度50%，設(shè)備利用率大大降低。

為高爐生產(chǎn)所供的原料，進(jìn)爐前需篩分，4#高爐供料系統(tǒng)大小料倉(cāng)18個(gè)，因篩分產(chǎn)生的揚(yáng)塵點(diǎn)近百個(gè)。原料除塵風(fēng)機(jī)的作用是把上料過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵集中收集處理。改造前電機(jī)電流大溫度高風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥開(kāi)度只能在50%，限制了除塵效果。

我廠4#高爐年產(chǎn)百萬(wàn)噸以上，為節(jié)能減排，2008年5月首先對(duì)熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)、爐前和原料除塵風(fēng)機(jī)所配置的10kV400kW、10kV1120kW、10kV1000kW電機(jī)進(jìn)行變頻改造，目前運(yùn)行情況良好，而且調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、省時(shí)省力，耗電量比改造前明顯減少。

三、變頻前后耗電情況對(duì)比

我廠于2008年5月起開(kāi)始將高壓變頻器應(yīng)用在4號(hào)高爐1#助燃風(fēng)機(jī)、爐前除塵風(fēng)機(jī)、原料除塵風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造，目前高壓變頻運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，平均節(jié)電率達(dá)到30%以上，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。表1是我廠安裝高壓變頻前后數(shù)據(jù)對(duì)比。（注：其它3臺(tái)的數(shù)據(jù)還在檢測(cè)中）

表1淮鋼集團(tuán)煉鐵廠安裝高壓變頻前后數(shù)據(jù)對(duì)比

四、可靠性

經(jīng)過(guò)對(duì)4號(hào)高爐爐前除塵原系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)原系統(tǒng)的風(fēng)壓、風(fēng)量控制由原來(lái)的液力耦合器調(diào)節(jié)改為變頻器調(diào)節(jié)，由變頻器對(duì)電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速，最后達(dá)到工況要求值。液力耦合器本身能耗達(dá)10%左右，而且需要油泵及冷卻水來(lái)輔助運(yùn)行，故障率較高，維護(hù)成本高，特別是在夏季因耦合器產(chǎn)生熱量較大，需加入四組冷油器，用循環(huán)水強(qiáng)降溫，水消耗量大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。原料除塵系統(tǒng)沒(méi)有液力耦合器，只有進(jìn)風(fēng)閥。直接由變頻器對(duì)電機(jī)本身進(jìn)行調(diào)速。變頻器設(shè)備接入用戶側(cè)高壓開(kāi)關(guān)和擬改造電機(jī)之間，變頻器控制分為遠(yuǎn)程和就地操作。為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時(shí)將電機(jī)切換至工頻狀態(tài)下運(yùn)行，且切換方式為手動(dòng)切換。電機(jī)、高壓斷路保留了用戶原有設(shè)備。我們保留了原操作系統(tǒng)，變頻器故障時(shí)，電機(jī)手動(dòng)切換到工頻運(yùn)行后，操作工按照改造前的操作達(dá)到工況要求。變頻器及其工頻旁路開(kāi)關(guān)由變頻器整體配套提供。改造后操作簡(jiǎn)單，避免了因操作失誤引發(fā)的事故。進(jìn)風(fēng)閥全開(kāi)，減少風(fēng)道的振動(dòng)，通過(guò)變頻調(diào)速后啟動(dòng)制動(dòng)平穩(wěn)，沒(méi)有大電流的波動(dòng)，不對(duì)設(shè)備產(chǎn)生沖擊，延長(zhǎng)使用壽命，降低了故障率。

爐前出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

針對(duì)4高爐助燃風(fēng)機(jī)特殊工藝要求：3座熱風(fēng)爐兩燒一送，約2小時(shí)換爐一次，換爐操作時(shí)間約10分鐘，這期間需要頻繁開(kāi)關(guān)多個(gè)閥門，重要的是控制好風(fēng)壓、風(fēng)量。所以改造過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)操作箱除保留緊急停機(jī)按鈕和必要的信號(hào)指示外，其余頻率給定、電流顯示、故障指示接入上位機(jī)通過(guò)PLC控制，提高了可靠性。進(jìn)風(fēng)閥全開(kāi)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速滿足工藝要求，喘震現(xiàn)象完全消除，噪音降低改善了周圍環(huán)境。

4號(hào)高爐助燃風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

五、改造過(guò)程簡(jiǎn)述

為了鋪設(shè)電纜方便，根據(jù)我廠現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際情況，我們把助燃風(fēng)機(jī)變頻柜安置在4#高爐10kV開(kāi)關(guān)站，在原料和出鐵場(chǎng)除塵高配室附近新建一變頻器專用房來(lái)安放出鐵場(chǎng)除塵變頻柜和原料除塵變頻柜。機(jī)旁操作箱就安置在電機(jī)平臺(tái)下面，非常方便。為減小安裝成本，動(dòng)力電纜保留了原高壓柜至電機(jī)的電纜，將電纜原接線由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設(shè)一根動(dòng)力電纜，由于變頻器房與高壓室間隔一段距離，從變頻器到電機(jī)電纜需作一中間接頭。其余控制聯(lián)鎖信號(hào)電纜新放，這樣施工過(guò)程獨(dú)立，減少對(duì)接時(shí)間，工作量不大。

原料除塵風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

由于現(xiàn)場(chǎng)灰塵較大，而變頻器為強(qiáng)迫風(fēng)冷，設(shè)備內(nèi)空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風(fēng)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了大面積專用進(jìn)風(fēng)窗。通風(fēng)窗采用專用過(guò)濾棉濾網(wǎng)，這樣使進(jìn)入變頻器室內(nèi)的空氣經(jīng)過(guò)通風(fēng)窗濾灰，進(jìn)入變頻器室內(nèi)的灰塵大大減少。由于使用的變頻器功率較大，為保證足夠的通風(fēng)冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨(dú)立安裝了一整體風(fēng)罩，與各自的出風(fēng)口連成整體，保證變頻器整體冷卻通風(fēng)要求，即使在夏季高溫季節(jié)也不需開(kāi)空調(diào)進(jìn)行降溫。

專門制作的風(fēng)道

六、變頻改造總結(jié)

根據(jù)我廠對(duì)部分風(fēng)機(jī)的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結(jié)變頻器改造有以下優(yōu)點(diǎn)。

1、安裝簡(jiǎn)單，即將原高壓開(kāi)關(guān)柜與電動(dòng)機(jī)之間插入安裝變頻器，對(duì)原有接線改動(dòng)不大。

2、操作使用方便，變頻器操作只有簡(jiǎn)單的開(kāi)機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整。

3、能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且調(diào)速精度高，適用性強(qiáng)。

4、保護(hù)功能完善，故障率低，排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，可靠性高。

5、電動(dòng)機(jī)不需長(zhǎng)期高速運(yùn)行，工作電流大幅度下降，解決了電機(jī)溫升高的問(wèn)題，節(jié)電效果顯著。

6、由于變頻器取代了液耦調(diào)速，消除了機(jī)械及液壓高故障率的缺陷，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用降低。

7、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。

交流變頻調(diào)速器，以適用性強(qiáng)、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應(yīng)用在調(diào)速、節(jié)電、軟啟動(dòng)方面，對(duì)企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。合康公司高壓變頻器對(duì)我廠部分風(fēng)機(jī)電機(jī)進(jìn)行了成功的改造，節(jié)能效果明顯，提高了整個(gè)系統(tǒng)的工藝性能，得到車間的好評(píng)，我們二期、三期的高壓變頻器改造正在計(jì)劃中。