摘 要：本文綜述了高壓變頻器在煉鐵廠(chǎng)部分風(fēng)機上的應用情況，對改造過(guò)程、改造前后的耗電及設備運行情況進(jìn)行了對比后，最終交流變頻調速器，以其適用性強、可靠性高、操作方便、減少噪聲、保護設備等優(yōu)勢，受到用戶(hù)的好評。

　　關(guān)鍵字：風(fēng)機、變頻、風(fēng)道、可靠性、減少噪聲、保護設備

濰鋼煉鐵廠(chǎng)風(fēng)機變頻器運行現場(chǎng)

　　一、前言

　　濰鋼集團公司煉鐵廠(chǎng)現有4座高爐2條燒結生產(chǎn)線(xiàn)，高爐冶煉既連續不間斷作業(yè)，同時(shí)又是用電耗能大戶(hù)。隨著(zhù)國家節能減排政策的出臺，企業(yè)節能改造勢在必行。高壓交流變頻調速技術(shù)是上世紀90年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型電力傳動(dòng)調速技術(shù)。2008年1月我廠(chǎng)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的變頻調速，其技術(shù)和性能遠遠勝過(guò)以前采用的調速方式（如串級調速、液力耦合器調速、轉子水阻調速等）。我公司選用的合康高壓變頻器在煉鐵廠(chǎng)4號高爐熱風(fēng)爐1#助燃風(fēng)機、爐前除塵風(fēng)機、原料除塵風(fēng)機、1#2#噴煤收塵風(fēng)機、1#燒結機尾除塵風(fēng)機共6臺設備進(jìn)行第一期節能改造，并在5月份陸續安裝調試完成，穩定運行至今。使我公司成為國產(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，拱頂的溫度可達到1300℃，煙道溫度在規定的時(shí)間內達到300℃，為高爐送風(fēng)的溫度為1100℃左右。助燃風(fēng)機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)機型號為9-28-14D,全壓40800-12000Pa，電機型號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)機進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度在30%，改造前通過(guò)調節風(fēng)機進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度和放散閥開(kāi)度滿(mǎn)足工藝要求，在調整過(guò)程中容易產(chǎn)生喘震現象，對設備危害性大，并且風(fēng)機運行噪音大，電機低負載率功率因數低耗能大。

　　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)機引出由布袋除塵進(jìn)行處理。改造前通過(guò)調整液力耦合器轉速控制布袋除塵箱體壓差調整除塵效果，出鐵時(shí)高轉速，不出鐵時(shí)低轉速。為了保護電機設備，進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度50%，設備利用率大大降低。

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

　　我廠(chǎng)4#高爐年產(chǎn)百萬(wàn)噸以上，為節能減排，2008年5月首先對熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機、爐前和原料除塵風(fēng)機所配置的10kV400kW、10kV1120kW、10kV1000kW電機進(jìn)行變頻改造，目前運行情況良好，而且調節簡(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比

　　我廠(chǎng)于2008年5月起開(kāi)始將高壓變頻器應用在4號高爐1#助燃風(fēng)機、爐前除塵風(fēng)機、原料除塵風(fēng)機的節能改造，目前高壓變頻運轉穩定，平均節電率達到30%以上，取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。表1是我廠(chǎng)安裝高壓變頻前后數據對比。（注：其它3臺的數據還在檢測中）

　　表1淮鋼集團煉鐵廠(chǎng)安裝高壓變頻前后數據對比

　　四、可靠性

　　經(jīng)過(guò)對4號高爐爐前除塵原系統進(jìn)行分析，對原系統的風(fēng)壓、風(fēng)量控制由原來(lái)的液力耦合器調節改為變頻器調節，由變頻器對電機本身進(jìn)行調速，最后達到工況要求值。液力耦合器本身能耗達10%左右，而且需要油泵及冷卻水來(lái)輔助運行，故障率較高，維護成本高，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)水強降溫，水消耗量大，資源浪費嚴重。原料除塵系統沒(méi)有液力耦合器，只有進(jìn)風(fēng)閥。直接由變頻器對電機本身進(jìn)行調速。變頻器設備接入用戶(hù)側高壓開(kāi)關(guān)和擬改造電機之間，變頻器控制分為遠程和就地操作。為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時(shí)將電機切換至工頻狀態(tài)下運行，且切換方式為手動(dòng)切換。電機、高壓斷路保留了用戶(hù)原有設備。我們保留了原操作系統，變頻器故障時(shí)，電機手動(dòng)切換到工頻運行后，操作工按照改造前的操作達到工況要求。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)變頻調速后啟動(dòng)制動(dòng)平穩，沒(méi)有大電流的波動(dòng)，不對設備產(chǎn)生沖擊，延長(cháng)使用壽命，降低了故障率。

爐前出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機現場(chǎng)

　　針對4高爐助燃風(fēng)機特殊工藝要求：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(mén)，重要的是控制好風(fēng)壓、風(fēng)量。所以改造過(guò)程中現場(chǎng)操作箱除保留緊急停機按鈕和必要的信號指示外，其余頻率給定、電流顯示、故障指示接入上位機通過(guò)PLC控制，提高了可靠性。進(jìn)風(fēng)閥全開(kāi)，控制電機轉速滿(mǎn)足工藝要求，喘震現象完全消除，噪音降低改善了周?chē)h(huán)境。

4號高爐助燃風(fēng)機現場(chǎng)

　　五、改造過(guò)程簡(jiǎn)述

　　為了鋪設電纜方便，根據我廠(chǎng)現場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際情況，我們把助燃風(fēng)機變頻柜安置在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(zhuān)用房來(lái)安放出鐵場(chǎng)除塵變頻柜和原料除塵變頻柜。機旁操作箱就安置在電機平臺下面，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的電纜，將電纜原接線(xiàn)由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設一根動(dòng)力電纜，由于變頻器房與高壓室間隔一段距離，從變頻器到電機電纜需作一中間接頭。其余控制聯(lián)鎖信號電纜新放，這樣施工過(guò)程獨立，減少對接時(shí)間，工作量不大。

原料除塵風(fēng)機現場(chǎng)

　　由于現場(chǎng)灰塵較大，而變頻器為強迫風(fēng)冷，設備內空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風(fēng)設計上，設計了大面積專(zhuān)用進(jìn)風(fēng)窗。通風(fēng)窗采用專(zhuān)用過(guò)濾棉濾網(wǎng)，這樣使進(jìn)入變頻器室內的空氣經(jīng)過(guò)通風(fēng)窗濾灰，進(jìn)入變頻器室內的灰塵大大減少。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也不需開(kāi)空調進(jìn)行降溫。

專(zhuān)門(mén)制作的風(fēng)道

　　六、變頻改造總結

　　根據我廠(chǎng)對部分風(fēng)機的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結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)機之間插入安裝變頻器，對原有接線(xiàn)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、停機和頻率調整。

　　3、能進(jìn)行無(wú)級調速，調速范圍廣，且調速精度高，適用性強。

　　4、保護功能完善，故障率低，排風(fēng)機啟動(dòng)平穩，啟動(dòng)電流小，可靠性高。

　　5、電動(dòng)機不需長(cháng)期高速運行，工作電流大幅度下降，解決了電機溫升高的問(wèn)題，節電效果顯著(zhù)。

　　6、由于變頻器取代了液耦調速，消除了機械及液壓高故障率的缺陷，設備維護費用降低。

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

　　交流變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶(hù)的歡迎。它應用在調速、節電、軟啟動(dòng)方面，對企業(yè)有很大的實(shí)用價(jià)值。合康公司高壓變頻器對我廠(chǎng)部分風(fēng)機電機進(jìn)行了成功的改造，節能效果明顯，提高了整個(gè)系統的工藝性能，得到車(chē)間的好評，我們二期、三期的高壓變頻器改造正在計劃中。