今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道
圖 1. 如果不能成功起動(dòng)或鼓風(fēng)機工作不正常，高爐必須降溫且數天內不能使用。
圖 2. 42MW 高爐鼓風(fēng)機：可靠、低維護的全新 H-modyn 系列電機
強勁且起動(dòng)平穩的高爐
為保證高爐運行正常，鼓風(fēng)機必須產(chǎn)生足夠的風(fēng)量，有時(shí)可達每小時(shí)數十萬(wàn)立方米，這就要求驅動(dòng)功率達幾十兆瓦。具備最新發(fā)展水平的驅動(dòng)設備由耐用的高壓同步電機和特制的起動(dòng)變頻器有機結合而成，這就保證了設備的滿(mǎn)負荷生產(chǎn)應用。該系統不僅十分可靠，而且與傳統的驅動(dòng)設備相比，其起動(dòng)時(shí)間大為縮短。
位于中國東北地區的遼寧省鞍山市以其鋼鐵工業(yè)而聞名。鞍山鋼鐵集團在中國鋼鐵公司中排名第三。該公司正進(jìn)行現代化改造，其中也包括安裝一套新的高爐鼓風(fēng)機。位于瑞士蘇黎世的MAN-Turbomaschinen 公司贏(yíng)得了該合同，按要求提供和安裝高爐鼓風(fēng) 機。西門(mén)子公司為該鼓風(fēng)機提供尖端的驅動(dòng)技術(shù)。
出于大風(fēng)量的考慮，要求高爐鼓風(fēng)機的風(fēng)量達到 460000m3/h，這需要 42MW 的額定驅動(dòng)功率。在高爐工作時(shí)，要求鼓風(fēng)機達到滿(mǎn)負荷。因為對高爐而言，情況通常是這樣的，每隔大約四到八周當高爐檢修后，鼓風(fēng)機才開(kāi)始起動(dòng)。在它運行后，就不再要求閉環(huán)速度控制。
而另一方面，這種大型驅動(dòng)設備必須在可控方式下運行，以避免危險的電力或機械負載高峰。在這種情況下，閉環(huán)速度控制遠優(yōu)于傳統的起動(dòng)方法。
起動(dòng)優(yōu)化
由于起動(dòng)電流會(huì )達到所用電機額定電流的 400% 到 500% ，因此幾十兆瓦功率的電機不能直接與市電相接。目前使用的電機其起動(dòng)電流已高達 2737A。盡管鋼廠(chǎng)供電網(wǎng)的短路額定值較高，但由于峰值電流引起的電壓突降仍會(huì )很高。如果將這樣高功率的電機與供電線(xiàn)直接相連，將發(fā)生轉矩波動(dòng)，使鼓風(fēng)機械系統承受更大的負荷，從而導致過(guò)早的磨損甚至毀壞。
在過(guò)去，通常選用一些傳統的起動(dòng)方法以避免這樣的后果。這些起動(dòng)方法包括：限流電抗器、自耦變壓器和電機發(fā)電機，但啟動(dòng)時(shí)仍需要大約 30-40% 的額定功率。這意味著(zhù)傳統的起動(dòng)設備解決此方面問(wèn)題仍具有局限性且設備成本高。這也就是幾年來(lái)發(fā)展電子式起動(dòng)變頻器的原因。
通過(guò)在鞍鋼高爐鼓風(fēng)機上裝備起動(dòng)變頻器，只需一到二分鐘，電機能夠無(wú)波動(dòng)地由起動(dòng)變頻器供電轉向供電線(xiàn)供電。這就降低了供電線(xiàn)和整個(gè)機械傳輸線(xiàn)上的壓力。這意味著(zhù)部件的低耗損和長(cháng)壽命。同時(shí)，起動(dòng)變頻器極為可靠也是十分重要的。例如，當起動(dòng)未成功 時(shí)，將會(huì )立即在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電壓突降，并試圖進(jìn)行不導致任何損害的新的起動(dòng)。原因是這種起動(dòng)方法不會(huì )造成轉子產(chǎn)生熱應力。這是起動(dòng)變頻器不同于限流電抗器或自耦變壓器起動(dòng)的地方，在后兩種起動(dòng)方式下，當電機由靜止起動(dòng)時(shí)，電機的運轉如同步電機。
使用起動(dòng)變頻器起動(dòng)的成功率在 99% 以上，明顯高于傳統的起動(dòng)方法。這確實(shí)是邁向高爐系統實(shí)現高利用率和大量節省成本的決定性一步。原因是避免了傳統起動(dòng)方法在最壞情況下，如果起動(dòng)中斷，高爐必須在裝滿(mǎn)料的情況下冷卻下來(lái)，從而有 10 天以上的時(shí)間不能使用。
協(xié)調的驅動(dòng)系統
在選擇電機和變頻器的最佳組合時(shí)，選用了 H-modyn 同步電機和專(zhuān)門(mén)為該電機類(lèi)型設計的 Simovert S 起動(dòng)變頻器配套使用，而且被證明特別有效。鞍山鋼廠(chǎng)采用了一種雙極隱極式轉子同步電機，它是迄今為止所建造的新型 H-modyn 系列電機中最大的一個(gè)。H-modyn 是一種新型的電機系列，它取代了運轉良好的 H-moflex 高壓電機。
H-modyn 與具有同種額定值的先前系列的電機一樣耐用、可靠，不需要太多的維護。但它比較輕，整體外形尺寸明顯減小，而且易于維護。所設計的電機機殼比它的先前產(chǎn)品能更容易固定和安裝。主要接線(xiàn)盒和輔助接線(xiàn)盒安裝在底座上而不是安裝在機殼上。這意味著(zhù)所有的定子繞組傳感器系統的連接與電機機殼分離，從而使在吊裝電機機殼時(shí)而不必卸下任何的電氣連接。
Simovert S 變頻器是為同步電機運行而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的。Simovert S 是一種晶閘管三相橋式全數字式電流源型變頻器。它采用多處理器系統處理開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制。
所有部件，從閉環(huán)控制、電源直到信號匹配和為外部信號設置的接線(xiàn)板，都以緊湊的方式納入控制柜中。直流母線(xiàn)電抗器和晶閘管模塊集成在功率箱中，只占據很小的空間。兩個(gè)獨立的直流母線(xiàn)的電抗器反向耦合，并且該技術(shù)西門(mén)子公司已獲得專(zhuān)利。這種電路結構可采用相當小的直流母線(xiàn)電抗器，它只有傳統額定功率電路結構所采用直流母線(xiàn)電抗器的 60%。
歸功于簡(jiǎn)單的設計，Simovert S 變頻器在運行上相當可靠，并且幾乎不需要維護。對于鞍鋼項目，由兩個(gè) Simovert S 變頻器并聯(lián)，每 個(gè)額定功率是 4.5MW，用來(lái)提供起動(dòng)所需的 9MW 功率。
前景
與其中一個(gè)鞍鋼高爐鼓風(fēng)機相配套的驅動(dòng)系統已于 2003 年 6 月投入使用，第二個(gè)驅動(dòng)系統也將在不久的將來(lái)投入運行。
尤其是對快速發(fā)展的中國鋼鐵工業(yè)諸如鞍鋼這樣的解決方案，其重要性日益凸現。原因在于，無(wú)論何地，在中國也一樣隨著(zhù)市場(chǎng)全球化的發(fā)展，設備和系統的效率和可利用率變得越來(lái)越重要。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號