今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道| 一、 引言 杭州鋼鐵集團轉爐煉鋼廠(chǎng)設置兩座600T混鐵爐，且有一個(gè)傾翻工位和一個(gè)大包倒小包工位。每座混鐵爐設有一個(gè)進(jìn)鐵口和一個(gè)出鐵口，傾翻工位相當于混鐵爐進(jìn)鐵口。當混鐵爐進(jìn)鐵或出鐵時(shí)，高溫的鐵水會(huì )同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應，產(chǎn)生大量的煙氣。一方面對現場(chǎng)操作的工人不利，另一方面也對環(huán)境造成了巨大的污染?；扈F爐多種進(jìn)出鐵工況條件下風(fēng)量隨時(shí)變化，因此該除塵風(fēng)機需要多種速度來(lái)適應。在以前的運行過(guò)程中，由于一方面液力耦合器不能適應頻繁的調速，另一方面原設計現場(chǎng)閥門(mén)信號與風(fēng)機調速控制分屬兩個(gè)控制系統，兩者之間沒(méi)有信號聯(lián)系。因此原有除塵風(fēng)機運行方式基本為恒速運行，其運行轉速保持在約680rpm左右，運行電流約在150A，僅通過(guò)現場(chǎng)閥門(mén)及爐蓋開(kāi)啟來(lái)達到除塵效果，同時(shí)為防止閥門(mén)全部關(guān)閉造成風(fēng)機振動(dòng)過(guò)大，其中一臺大包倒小包閥門(mén)始終打開(kāi)，大量風(fēng)量直接排空，導致大量有功功率浪費。此外液力耦合器低速運行時(shí)效率低下，為了提高風(fēng)機的運行效率，節能降耗，必須對風(fēng)機調速控制進(jìn)行改進(jìn)。 近幾年隨著(zhù)國內高壓變頻器技術(shù)的進(jìn)步，變頻器的性?xún)r(jià)比和穩定性有很大幅度的提升，經(jīng)過(guò)考察，我廠(chǎng)最終選擇了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的Harsvert-A系列高壓變頻器對風(fēng)機進(jìn)行調速控制。該項目采用節能還款合同形式，由杭州亞泰投資公司投資，整體項目為交鑰匙工程，于2006年12月份安裝調試完畢投入運行，至今已穩定運行近四個(gè)月，給我廠(chǎng)帶來(lái)了巨大的效益。 二、混鐵爐除塵工藝工況及主電機參數介紹 1、混鐵爐除塵風(fēng)機工況： 混鐵爐系統除塵設計風(fēng)量：66萬(wàn)立方米/小時(shí) 風(fēng)道漏風(fēng)損耗率設計： 10％ 進(jìn)鐵水（或大包倒小包）除塵需要風(fēng)量：25萬(wàn)立方米/小時(shí) 出鐵水除塵需要風(fēng)量： 6萬(wàn)立方米/小時(shí) 進(jìn)鐵水除塵需要時(shí)間： 約10分鐘/次 出鐵水除塵需要時(shí)間： 約3分鐘/次 日出鐵水總次數： 約180次 日進(jìn)鐵水總次數： 約120次 進(jìn)鐵時(shí)，當捕集罩關(guān)到位后，相應的閥門(mén)打開(kāi)。出鐵時(shí)，混鐵爐離開(kāi)零位后，相應的出鐵口閥門(mén)打開(kāi)。 2、混鐵爐除塵風(fēng)機主電機的技術(shù)參數如下： 電機型號：Y710－8 額定功率：1600kW 額定電壓：6300V 額定電流：183.2A 功率因數：0.84 3、工藝要求： 現場(chǎng)提供具體工作情況分為以下6種工作情況： 1）：一個(gè)進(jìn)鐵口工作需要25萬(wàn)m3/h； 2）：一個(gè)出鐵口工作需要6萬(wàn)m3/h； 3）：兩個(gè)出鐵口同時(shí)打開(kāi)需要風(fēng)量12萬(wàn)m3/h ； 4）：一個(gè)進(jìn)鐵口一個(gè)出鐵口同時(shí)打開(kāi)需要風(fēng)量31萬(wàn)m3/h； 5）：一個(gè)進(jìn)鐵口兩個(gè)出鐵口同時(shí)打開(kāi)需要風(fēng)量37萬(wàn)m3/h； 6）：兩個(gè)進(jìn)鐵口同時(shí)打開(kāi)需要風(fēng)量50萬(wàn)m3/h。 三、高壓變頻調速系統改造方案： 1、HARSVERT-A高壓變頻器的原理 采用高-高電壓源型，單元串聯(lián)多電平技術(shù)。電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，1600kW/6kV高壓變頻器每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓最高可達3500V，線(xiàn)電壓達6kV左右。每個(gè)功率單元承受全部的電機電流，但只提供1/5相電壓和1/15的輸出功率，為單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結構，相鄰功率單元的輸出端串接起來(lái)，形成Y接結構，實(shí)現變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動(dòng)機。 每個(gè)功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法，實(shí)現多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。給功率單元供電的二次繞組每3個(gè)一組，分為5個(gè)不同的相位組，互差12度電角度，形成30脈沖的整流電路結構。 2、本項目共配置1臺高壓變頻器，其詳細參數如下：
3、變頻器主回路方案： 由于風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口沒(méi)有風(fēng)門(mén)，因此這次改造沒(méi)有安裝工頻旁路柜。 即用戶(hù)電網(wǎng)直接接高壓變頻器，然后接電機。 4、根據混鐵爐的工藝要求，我們在滿(mǎn)足除塵環(huán)保要求的前提下，為簡(jiǎn)化控制邏輯，現場(chǎng)PLC直接根據出鐵口、進(jìn)鐵口的爐蓋位置開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制變頻器的轉速，變頻器預設3個(gè)速度點(diǎn)，根據現場(chǎng)所需風(fēng)量不同自動(dòng)調節電機轉速。 現場(chǎng)送6個(gè)開(kāi)關(guān)量信號進(jìn)PLC，在程序內編程以達到變頻器高、中、低速運行。
狀態(tài)說(shuō)明：0：風(fēng)口關(guān)閉 1：風(fēng)口打開(kāi) ——：任意狀態(tài) 5、加裝變頻器后，由于變頻器自身帶有電機的過(guò)流保護、過(guò)載保護、缺相保護、過(guò)電壓保護、接地保護、短路保護、超頻保護、反相保護等，變頻運行時(shí)上口高壓柜保護為備用保護，除變頻器輸入側采用移相變壓器外（其勵磁涌流為額定電流的6-8倍），對上口保護無(wú)其它特殊要求；因此高壓開(kāi)關(guān)柜繼電保護只對變頻器工頻旁路時(shí)起主要保護，其整定值可按正常電機保護進(jìn)行整定。旁路運行時(shí)如將進(jìn)氣口閥門(mén)全部關(guān)閉，啟動(dòng)過(guò)程啟動(dòng)電流應在電機額定電流的6-8倍左右，如果電網(wǎng)或上級變壓器容量較大能承受此瞬間沖擊，可以不外加任何啟動(dòng)設備進(jìn)行直接工頻啟動(dòng)，如果不能承受則可考慮在變頻器工頻旁路系統前方加裝水阻或電抗器，以防工頻啟動(dòng)時(shí)無(wú)法啟動(dòng)。本項目工頻時(shí)采用直接啟動(dòng)方式。 四、交鑰匙工程整體施工方案： 1、由于目前設備使用液力耦合器，考慮到風(fēng)機運行的穩定性，因此拆除液力耦合器，將電機向前移位采用直接連接方式；對電機移位后與風(fēng)機直聯(lián)的磨擦片接手重新定制，重新制作鋼底座作為電機基礎，同時(shí)為確保設備投運后的安全，應確保的安裝精度，保證電機與風(fēng)機之間的同心度≦0.05mm。 2、高壓變頻器主設備安裝在風(fēng)機值班室內，原高壓柜至電機的高壓電纜用做改造時(shí)高壓柜至變頻器進(jìn)線(xiàn)電纜，變頻器至電機高壓電纜重新敷設，同時(shí)敷設現場(chǎng)PLC柜至變頻器控制柜3根屏蔽控制電纜用于變頻器的遠程啟動(dòng)、停車(chē)，采集現場(chǎng)閥門(mén)狀態(tài)信號，實(shí)現變頻器三段速的自動(dòng)調節及變頻器信號的反饋。此外還需敷設一根高壓柜至變頻器的控制電纜，用于高壓柜合閘允許和高壓柜緊急分閘控制。 3、由于高壓變頻器的IGBT等功率元器件對環(huán)境溫度要求比較高，同時(shí)本項目變頻器功率較大，為了防止因溫高而引起變頻器的保護停機，我廠(chǎng)采用以下三種措施來(lái)防止室溫過(guò)高： ?。?）、柜頂加裝排風(fēng)管，使變頻器自身產(chǎn)生的大部分熱量通過(guò)排風(fēng)系統釋放到室外； ?。?）、改裝現有的窗戶(hù)，進(jìn)行雙層玻璃保溫； ?。?）、加裝一臺10匹的工業(yè)風(fēng)冷空調。 4、施工時(shí)間安排見(jiàn)下表
最終，北京利德華福電氣技術(shù)有限公司憑借優(yōu)質(zhì)、快捷的售后服務(wù)，順利將設備投入運行，運轉情況良好，整體工程一次性驗收。 五、節能測算及投資分析： 1、上變頻器前后的相關(guān)參數統計
2、工頻用液偶調速狀態(tài)下除塵風(fēng)機的功耗計算
以年運行時(shí)間7920小時(shí)（約330天）、電價(jià)0.5元/度計算， 工頻下每年耗電量為1037萬(wàn)度，每年耗電費為518.5萬(wàn)元。 3、變頻狀態(tài)下除塵風(fēng)機的功耗計算 （1）高速運行時(shí)，轉速為667rpm 考慮到有可能兩座爐同時(shí)進(jìn)鐵水需同時(shí)除塵，預計每天高速運行的時(shí)間約為12小時(shí)（包括變頻器加速時(shí)間）。則
（2）中速運行時(shí)，轉速為520rpm： 考慮到至少有一個(gè)出鐵狀態(tài)，每天預計運行10小時(shí)。則
（3）低速運行時(shí)，轉速為300rpm 在不除塵時(shí)，只要保證正常的工作環(huán)境和能夠保證正常提速至除塵狀態(tài)即可，每天預計運行2小時(shí)。則
（4）仍以年運行時(shí)間7920小時(shí)（約330天）、電價(jià)0.5元/度計算，則變頻后每年耗電量為697.4萬(wàn)度，每年耗電費為348.7萬(wàn)元。 4、綜上所述，除塵風(fēng)機上高壓變頻器后較以前工頻液力耦合器調速，每年可節約電量339.6萬(wàn)度，每年節約電費為169.8萬(wàn)元。 同時(shí)還產(chǎn)生了其他效果： 1） 限制啟動(dòng)電流，減少啟動(dòng)的峰值功率省耗； 2） 改善電網(wǎng)功率因數，變頻器可使系統的功率因數保持在0.95%以上； 3） 消除了電機因啟動(dòng)、停止對機械的沖擊，延長(cháng)使用壽命，減少維修； 4） 可使電動(dòng)機與風(fēng)機直接相連接，減少傳動(dòng)環(huán)節的費用； 5） 電機和風(fēng)機運轉速度下降，潤滑條件改善，傳動(dòng)裝置的故障下降； 5、投資分析： 我廠(chǎng)通過(guò)高壓變頻節能改造，預計該項目的總投資回報期約在16個(gè)月左右，總投資內容包括設備成本、配件成本、運輸成本、工程設計成本、工程安裝成本、效果檢測成本、資金融資成本、設備維護成本及風(fēng)險成本。 六、結束語(yǔ)： 綜合看來(lái),本套高壓變頻調速系統的投入，對提高杭鋼集團動(dòng)力公司電能的使用效率，降低公司的生產(chǎn)成本，保證混鐵爐除塵風(fēng)機的安全運行以及生產(chǎn)工作自動(dòng)化程度的提高有著(zhù)積極、重要的作用?？梢哉f(shuō)這是一個(gè)產(chǎn)品適用性強,投資回報快的高科技項目。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號