摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹了ABB變頻器在除塵風(fēng)機的應用，闡述了控制系統的原理及功能，并對相應的節能原理進(jìn)行了介紹。

　　1、概要

　　轉爐煉鋼具有顯著(zhù)的周期性和連續性特點(diǎn)，生產(chǎn)一爐鋼需要30-45min，其中供氧（吹煉）過(guò)程為15-20min，一半以上為非吹煉時(shí)間，此時(shí)風(fēng)機沒(méi)有必要高速運行，如將其切換至低速節能狀態(tài)，可節省大量能源，同時(shí)減少設備損耗，對提高設備利用率也十分有益。

　　目前國內轉爐一次除塵風(fēng)機多采用液力耦合器， 但由于存在轉差損耗等，節能效果不理想，且設備故障率較高。交流變頻技術(shù)不僅調速平滑，調速范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運行平穩，而且節能效果好，對風(fēng)機、泵類(lèi)設備而言是最佳的節能手段，平均節能效果可以達到30%以上。

　　三鋼煉鋼廠(chǎng)原有15t氧氣頂吹轉爐三座，采用“三吹三”方式，2000年初，煉鋼廠(chǎng)對三座轉爐進(jìn)行擴容改造，采用液力偶合器調速，但發(fā)現很多問(wèn)題，液力偶合器需要經(jīng)常更換軸承，造成停產(chǎn)，無(wú)法滿(mǎn)足連續生產(chǎn)的需要，調節時(shí)精度太低，響應速度慢;液力偶合器故障時(shí)無(wú)法切換至工頻回路;煉鋼新上100t轉爐時(shí)決定不再使用液力偶合器調速，改用ABB中壓變頻器為新轉爐風(fēng)機進(jìn)行調速。

　　2、電機參數

　　額定功率：630KW

　　額定電壓：690V

　　額定頻率：50HZ

　　額定轉速：2970轉/分

　　風(fēng)機參數：

　　主軸轉速：2974轉/分

　　軸功率：500KW

　　額定功率因素：0.89

　　3、ABB中壓變頻器系統結構特點(diǎn)

　　ACS800-07變頻器主要由熔斷器單元、輔助控制單元、DSU整流單元及逆變單元組成。系統單線(xiàn)圖見(jiàn)圖1。

　?。╝） 熔斷器單元主要包括進(jìn)線(xiàn)交流熔斷器;

　?。╞） 輔助控制單元包括控制回路的控制元件及控制板RDCU-02C，急?？刂?，變頻的起動(dòng)、停止、復位，與外部的電路接口等部分;

　?。╟） DSU整流單元是由一個(gè)半控橋式二極管整流供電單元1×D4模塊組成，模塊是一種尺寸，裝有輪子和插接式連接器，為落地式單元，內置交流電抗器，直流熔斷器，主開(kāi)關(guān)和可選的接觸器，具有冷卻風(fēng)機控制及電源控制，易于服務(wù)和維護;

　?。╠）逆變單元采用2×R8i的兩個(gè)逆變模塊并聯(lián)的方式，兩個(gè)模塊置于同一個(gè)柜體內，共用一塊主控板，通過(guò)光纖分配單元把控制信號同時(shí)送至模塊內，實(shí)現變頻控制的各種功能。逆變的直流母線(xiàn)側安裝共模濾波器，出線(xiàn)配備du/dt濾波器，抑制了輸出電壓尖峰和快速電壓改變，減小了對電機的絕緣性能的影響，同時(shí)降低了電機電纜的容性漏電流，高頻輻射、高頻損耗和軸承電流。

圖1 傳動(dòng)單線(xiàn)接線(xiàn)圖

　　煉鋼的工藝過(guò)程以及風(fēng)機特性是我們選擇ABB中壓變頻器的主要原因。

　　4、控制系統組成

　　控制系統由變頻調速器、風(fēng)機電機、和工/變頻轉換柜等組成。系統中的旁路開(kāi)關(guān)柜用于工頻、變頻轉換,#1風(fēng)機/#2風(fēng)機的轉換,可以選擇一臺風(fēng)機變頻運行,一臺風(fēng)機工頻運行或者一臺風(fēng)機運行一臺備用。一旦變頻器出現故障時(shí)，可轉換為工頻運行，增強系統的可靠性。當具備主電源及控制電源的條件,系統進(jìn)入待機狀態(tài)，在待機狀態(tài)時(shí)，系統由兩種操作模式可供選擇：工頻運行狀態(tài)和變頻運行狀態(tài)。

　　工頻運行狀態(tài)：若系統需要工頻運行，則操作臺狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)置于工頻位置，這時(shí)相應的斷路器和接觸器斷開(kāi)，用操作臺控制，實(shí)現電機的工頻運行及停機。

　　變頻運行狀態(tài)：若系統需要變頻運行，則操作臺狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)置于變頻運行位置，實(shí)現電機的變頻運行與停止，變頻器頻率的高低根據壓力情況實(shí)行閉環(huán)控制（也可以組成開(kāi)環(huán)調節），閉環(huán)或速度上升時(shí)間均由主機設置。

　　5、節能原理及效益分析

圖2 風(fēng)機的特性曲線(xiàn)

　　從風(fēng)機的工作特性來(lái)看，調速控制與風(fēng)門(mén)控制調節風(fēng)量比較，有著(zhù)更高的節能效果，通過(guò)圖2風(fēng)機的特性曲線(xiàn)可以說(shuō)明其節能原理。圖中，曲線(xiàn)1為風(fēng)機在恒速 （n1）下的風(fēng)壓-風(fēng)量（H-Q）特性，曲線(xiàn)2為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門(mén)開(kāi)度全開(kāi)）。設工作點(diǎn)為A，輸出風(fēng)量Q1為100%，此時(shí)風(fēng)機軸功率N1與Q1H1的 乘積，即和AH1OQ1所包圍的面積成正比。

　　根據工藝要求，風(fēng)量需從Q1降至Q2，有兩種控制方法：一是風(fēng)門(mén)控制，風(fēng)機轉速不變，調節風(fēng)門(mén)（開(kāi)度減?。?，即增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變?yōu)榍€(xiàn)3，系統工作點(diǎn)由A移到B。由圖1可見(jiàn)，風(fēng)壓反而增加，軸功率N2與面積BH2OQ2成正比，減少不多。

　　另一種是調速控制，風(fēng)機轉速由n1降到n2，根據風(fēng)機參數的的比例定律，畫(huà)出在轉速n2下的風(fēng)壓-風(fēng)量（H-Q）特性，如曲線(xiàn)4，工作點(diǎn)由原來(lái)的A點(diǎn)移到 C點(diǎn)?？梢?jiàn)在相同風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3與面積CH3OQ2成正比，顯著(zhù)減少，節省的功率損耗ΔN與Q2ΔH的乘積成正比，節能 效果是十分明顯的。

　　由流體力學(xué)可知，風(fēng)量與轉速的一次方成正比，風(fēng)壓與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比。當風(fēng)量減少，風(fēng)機轉速下降時(shí)，其消耗的功率降低很多。例如，風(fēng)量下降到80%，轉速也下降到80%，軸功率將下降到額定功率的51.2%。如果風(fēng)量下降到50%，其軸功率將下降到額定功率的12.5%?？紤]到附加控制裝置效率的影響，這個(gè)節電效果也是很可觀(guān)的。

　　6、風(fēng)機工藝分析

　　吹煉工藝周期 ，具體如下圖：

　　t1到t2：兌鐵加廢鋼時(shí)間,約60S。

　　t2到t3：風(fēng)機加速時(shí)間，90S，根據現場(chǎng)情況可以更改。

　　t3到t4：吹氧時(shí)間，約15分鐘。

　　t4：風(fēng)機開(kāi)始減速， 180S，可以調節。

　　t4到t5：倒爐測溫取樣時(shí)間，約120S。

　　t5到t6：出鋼時(shí)間，約120S。

　　t6到t7：濺渣時(shí)間，約180S。

　　整個(gè)吹煉工藝周期約30分鐘，高速定為45Hz,可以調節;低速定為20Hz,可以調節。

　　7、小結

　　除塵風(fēng)機在不吹煉時(shí)，只需要很低的轉速，根本不需要滿(mǎn)負荷運轉。利用中壓變頻器根據實(shí)際需要對除塵風(fēng)機進(jìn)行變頻運行，既保證和改善了工藝，又達到節能降耗的目的和效果。自投入運行以來(lái)，實(shí)現了很好的經(jīng)濟效益。