高壓變頻器在新疆天瑞連鑄管業(yè)的應(yīng)用
發(fā)布時間：2019-07-12 09:41:28來源：
摘要：本文介紹了高壓變頻器在新疆天瑞連鑄管業(yè)有限公司煉鋼轉(zhuǎn)爐除塵風機的應(yīng)用，說明了變頻器在改善生產(chǎn)工藝，平滑軟啟動，調(diào)速節(jié)能、提高自動化水平等方面的優(yōu)勢。
Abstract:: This paper introduces the application of the high voltage inverter in Xinjiang Tianrui continuous casting tube industry limited company steel-making converter dust removal fan,Explain the the advantages of the inverter in the improvement of production technology, smooth soft start, speed control, to improve the level of automation and other aspects
關(guān)鍵詞： 高壓變頻器 轉(zhuǎn)爐除塵風機 節(jié)能
Key words： High voltage inverter Dedusting fan of converter Energy saving
1、概述：
新疆天瑞連鑄管業(yè)有限公司成立于2009年，是吐魯番市政府及大河沿鎮(zhèn)政府招商引資來的民營企業(yè)。公司地處吐魯番市經(jīng)濟開發(fā)園區(qū)，北鄰火車站2公里，南行14公里為吐---烏高速公路，地理位置優(yōu)越，交通便利。 在國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的歷史機遇中，公司投資建設(shè)合金鋼坯、合金鋼管項目，此項目共分兩期，總投資8.5億元，其中一期投資2.5億元，預(yù)計將在2011年8月份投入運行試生產(chǎn)。
本公司投資興建的1#煉鋼轉(zhuǎn)爐，設(shè)計產(chǎn)能為30T，現(xiàn)行的轉(zhuǎn)爐煉鋼具有顯著的周期性和連續(xù)性特點，生產(chǎn)一爐鋼需要30-45min，其中供氧（吹煉）過程為15-35min，一半以上為非吹煉時間，此時風機沒有必要高速運行，如將其切換至低速節(jié)能狀態(tài)，可節(jié)省大量能源，同時減少設(shè)備損耗，對提高設(shè)備利用率也十分有益。
目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次除塵風機多采用液力耦合器， 但由于存在轉(zhuǎn)差損耗等，節(jié)能效果不理想，且設(shè)備故障率較高。交流變頻技術(shù)不僅調(diào)速平滑，調(diào)速范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果好，對風機、泵類設(shè)備而言是比較佳的節(jié)能手段，平均節(jié)能效果可以達到30%以上。
因此，公司技術(shù)部經(jīng)過以上分析和論證，決定直接采用高壓變頻器，作為除塵風機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)設(shè)備，而不再上其他的控制手段。國內(nèi)生產(chǎn)高壓變頻器的廠家現(xiàn)在也比較多，經(jīng)過網(wǎng)上搜尋和去廠家考察，山東新風光電子科技發(fā)展有限公司是國內(nèi)高中低壓變頻器的專業(yè)生產(chǎn)廠家，所生產(chǎn)的高壓變頻器，采用多單元串聯(lián)的多電平完美無諧波的控制方式，能很好的實現(xiàn)除塵風機的轉(zhuǎn)速控制，因此我們與該公司合作，對除塵風機的系統(tǒng)進行了比較完善的控制，達到了比較滿意的效果。
2、現(xiàn)場的設(shè)備情況：
（1）三相異步電動機
（2）離心鼓風機
3、控制方式：
該除塵系統(tǒng)有兩套風機，一用一備，因此，變頻器也設(shè)計為一拖二控制方式。一用一備。其電控主回路如圖1所示。
現(xiàn)場有兩路高壓電源，分別是1#電源與2#電源，從配電室進行切換。除塵系統(tǒng)的風道采用全密閉系統(tǒng)，在兩套風機的出口與進口處各開兩個閥門，一套風機的進口和出口各有一套閥門控制，在一套出問題時關(guān)閉該通道閥門，開啟另一套，這樣互不牽扯，互為備用，在一臺運行時可檢修另一臺。
K1、K2、K3、K4、K5、K6是6個高壓隔離開關(guān)，用于電路切換。其中，K1、K3合上，K2斷開，1#電機變頻運行，K2合上，K1、K3斷開，1#電機工頻運行。K4、K6合上，K5斷開，2#電機變頻運行，K5合上，K4、K6斷開，2#電機工頻運行。工頻與變頻之間、1#和2#電機之間有電氣與機械互鎖，防止變頻運行時工頻電源串入變頻器的輸出端造成損壞。
風機調(diào)速過程：
在煉鋼過程中，每個冶煉周期可分為不同的時間段，不同時間段內(nèi)，除塵風機工作情況也會有不同。其吹煉工藝如下圖2：
其中A到B為兌鐵加氧階段，約2分鐘;
B到C為風機升速時間，約200S；
C到D為吹氧時間，約15分鐘；
D點開始減速，約300S，頻率可調(diào)。
D到E為倒爐測溫取樣時間，約2分鐘；
E到F為出鋼時間，約2分鐘；
F到G為濺渣時間，約3分鐘。
整個吹煉工藝階段約33分鐘，其中高速時間約15分鐘（C到D 階段）。
在吹氧過程中有較高的工藝要求，需要除塵風機高速運行，而在其他階段，對除塵要求較低，除塵風機低速運行即可滿足要求。
鑒于以上生產(chǎn)工藝，我們在變頻器中，利用變頻器的多段速運行功能，預(yù)設(shè)兩個速度段，速度點1對應(yīng)除塵風機高速運行段，速度點2對應(yīng)除塵風機低速運行段。根據(jù)現(xiàn)場試驗，當輸入頻率為45Hz時，可滿足除塵風機高速運轉(zhuǎn)的要求；輸入頻率在30Hz時，可滿足風機在低速運轉(zhuǎn)時的風量需求。在每個吹煉工藝周期，除塵風機在高速狀態(tài)所占比例為：15/33*100%=45%，而低速段所占比例為1-45%=55%，經(jīng)過一個多月的試運行，達到了除塵要求。
4、運行效果：
經(jīng)過試運行，變頻器體現(xiàn)了優(yōu)越的調(diào)速性能：
（1）實現(xiàn)了低頻、低壓的軟啟動，降低了啟動電流，一般不超過電機的額定電流即可正常啟動，減輕了電網(wǎng)的負荷，以及對風機軸承等機械部分的損傷，有利于保護電網(wǎng)及負載。
（2）調(diào)速方便，自動化程度高。利用變頻器的多段速及集控的PLC及人機界面的設(shè)置功能，可方便的設(shè)置系統(tǒng)運行的高低速速度段，自動切換，可實現(xiàn)自動控制，無人監(jiān)守，自動化程度大大提高。
（3）變頻器具有十分友好的人機界面畫面，可方便的查閱變頻器及設(shè)備的運行情況，運行記錄，故障狀態(tài)、運行實時曲線等，方便定時查閱、觀看。
（4）節(jié)能效果明顯。根據(jù)風機、泵類負載的運行特性，在低速段節(jié)能效果明顯，而且速度越低，其輸出軸功率越小，其關(guān)系為：
流量正比于轉(zhuǎn)速，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
因此轉(zhuǎn)速下降后，其輸出的軸功率大為減小，可節(jié)約大量的能耗，起到節(jié)能的效果。據(jù)測算，節(jié)能在40%左右。
5、結(jié)論：
山東新風光電子科技發(fā)展有限公司研制生產(chǎn)高中低壓變頻器，已有十幾年的歷史，其在鋼鐵、礦山、油田、水泥、電力、水泵等生產(chǎn)機械的變頻調(diào)速方面，都有其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并取得了良好的運行效果和節(jié)能效益。隨著變頻器技術(shù)的日趨成熟，作為高耗能企業(yè)的首選產(chǎn)品，變頻器必將發(fā)揮越來越多的作用，取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式，已是勢在必行，為企業(yè)的自動化管理、節(jié)能降耗，建立綠色能源將會帶來更多的效益。
參考文獻：
1、 胡令芝
《高壓變頻器在山東泰山鋼鐵集團有限公司的應(yīng)用》
2、陸思黨
《國產(chǎn)超大功率高壓變頻器在煉鐵高爐鼓風機中的應(yīng)用》
Abstract:: This paper introduces the application of the high voltage inverter in Xinjiang Tianrui continuous casting tube industry limited company steel-making converter dust removal fan,Explain the the advantages of the inverter in the improvement of production technology, smooth soft start, speed control, to improve the level of automation and other aspects
關(guān)鍵詞： 高壓變頻器 轉(zhuǎn)爐除塵風機 節(jié)能
Key words： High voltage inverter Dedusting fan of converter Energy saving
1、概述：
新疆天瑞連鑄管業(yè)有限公司成立于2009年，是吐魯番市政府及大河沿鎮(zhèn)政府招商引資來的民營企業(yè)。公司地處吐魯番市經(jīng)濟開發(fā)園區(qū)，北鄰火車站2公里，南行14公里為吐---烏高速公路，地理位置優(yōu)越，交通便利。 在國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的歷史機遇中，公司投資建設(shè)合金鋼坯、合金鋼管項目，此項目共分兩期，總投資8.5億元，其中一期投資2.5億元，預(yù)計將在2011年8月份投入運行試生產(chǎn)。
本公司投資興建的1#煉鋼轉(zhuǎn)爐，設(shè)計產(chǎn)能為30T，現(xiàn)行的轉(zhuǎn)爐煉鋼具有顯著的周期性和連續(xù)性特點，生產(chǎn)一爐鋼需要30-45min，其中供氧（吹煉）過程為15-35min，一半以上為非吹煉時間，此時風機沒有必要高速運行，如將其切換至低速節(jié)能狀態(tài)，可節(jié)省大量能源，同時減少設(shè)備損耗，對提高設(shè)備利用率也十分有益。
目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次除塵風機多采用液力耦合器， 但由于存在轉(zhuǎn)差損耗等，節(jié)能效果不理想，且設(shè)備故障率較高。交流變頻技術(shù)不僅調(diào)速平滑，調(diào)速范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果好，對風機、泵類設(shè)備而言是比較佳的節(jié)能手段，平均節(jié)能效果可以達到30%以上。
因此，公司技術(shù)部經(jīng)過以上分析和論證，決定直接采用高壓變頻器，作為除塵風機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)設(shè)備，而不再上其他的控制手段。國內(nèi)生產(chǎn)高壓變頻器的廠家現(xiàn)在也比較多，經(jīng)過網(wǎng)上搜尋和去廠家考察，山東新風光電子科技發(fā)展有限公司是國內(nèi)高中低壓變頻器的專業(yè)生產(chǎn)廠家，所生產(chǎn)的高壓變頻器，采用多單元串聯(lián)的多電平完美無諧波的控制方式，能很好的實現(xiàn)除塵風機的轉(zhuǎn)速控制，因此我們與該公司合作，對除塵風機的系統(tǒng)進行了比較完善的控制，達到了比較滿意的效果。
2、現(xiàn)場的設(shè)備情況：
（1）三相異步電動機
（2）離心鼓風機
3、控制方式：
該除塵系統(tǒng)有兩套風機，一用一備，因此，變頻器也設(shè)計為一拖二控制方式。一用一備。其電控主回路如圖1所示。
現(xiàn)場有兩路高壓電源，分別是1#電源與2#電源，從配電室進行切換。除塵系統(tǒng)的風道采用全密閉系統(tǒng)，在兩套風機的出口與進口處各開兩個閥門，一套風機的進口和出口各有一套閥門控制，在一套出問題時關(guān)閉該通道閥門，開啟另一套，這樣互不牽扯，互為備用，在一臺運行時可檢修另一臺。
K1、K2、K3、K4、K5、K6是6個高壓隔離開關(guān)，用于電路切換。其中，K1、K3合上，K2斷開，1#電機變頻運行，K2合上，K1、K3斷開，1#電機工頻運行。K4、K6合上，K5斷開，2#電機變頻運行，K5合上，K4、K6斷開，2#電機工頻運行。工頻與變頻之間、1#和2#電機之間有電氣與機械互鎖，防止變頻運行時工頻電源串入變頻器的輸出端造成損壞。
風機調(diào)速過程：
在煉鋼過程中，每個冶煉周期可分為不同的時間段，不同時間段內(nèi)，除塵風機工作情況也會有不同。其吹煉工藝如下圖2：
其中A到B為兌鐵加氧階段，約2分鐘;
B到C為風機升速時間，約200S；
C到D為吹氧時間，約15分鐘；
D點開始減速，約300S，頻率可調(diào)。
D到E為倒爐測溫取樣時間，約2分鐘；
E到F為出鋼時間，約2分鐘；
F到G為濺渣時間，約3分鐘。
整個吹煉工藝階段約33分鐘，其中高速時間約15分鐘（C到D 階段）。
在吹氧過程中有較高的工藝要求，需要除塵風機高速運行，而在其他階段，對除塵要求較低，除塵風機低速運行即可滿足要求。
鑒于以上生產(chǎn)工藝，我們在變頻器中，利用變頻器的多段速運行功能，預(yù)設(shè)兩個速度段，速度點1對應(yīng)除塵風機高速運行段，速度點2對應(yīng)除塵風機低速運行段。根據(jù)現(xiàn)場試驗，當輸入頻率為45Hz時，可滿足除塵風機高速運轉(zhuǎn)的要求；輸入頻率在30Hz時，可滿足風機在低速運轉(zhuǎn)時的風量需求。在每個吹煉工藝周期，除塵風機在高速狀態(tài)所占比例為：15/33*100%=45%，而低速段所占比例為1-45%=55%，經(jīng)過一個多月的試運行，達到了除塵要求。
4、運行效果：
經(jīng)過試運行，變頻器體現(xiàn)了優(yōu)越的調(diào)速性能：
（1）實現(xiàn)了低頻、低壓的軟啟動，降低了啟動電流，一般不超過電機的額定電流即可正常啟動，減輕了電網(wǎng)的負荷，以及對風機軸承等機械部分的損傷，有利于保護電網(wǎng)及負載。
（2）調(diào)速方便，自動化程度高。利用變頻器的多段速及集控的PLC及人機界面的設(shè)置功能，可方便的設(shè)置系統(tǒng)運行的高低速速度段，自動切換，可實現(xiàn)自動控制，無人監(jiān)守，自動化程度大大提高。
（3）變頻器具有十分友好的人機界面畫面，可方便的查閱變頻器及設(shè)備的運行情況，運行記錄，故障狀態(tài)、運行實時曲線等，方便定時查閱、觀看。
（4）節(jié)能效果明顯。根據(jù)風機、泵類負載的運行特性，在低速段節(jié)能效果明顯，而且速度越低，其輸出軸功率越小，其關(guān)系為：
流量正比于轉(zhuǎn)速，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。
因此轉(zhuǎn)速下降后，其輸出的軸功率大為減小，可節(jié)約大量的能耗，起到節(jié)能的效果。據(jù)測算，節(jié)能在40%左右。
5、結(jié)論：
山東新風光電子科技發(fā)展有限公司研制生產(chǎn)高中低壓變頻器，已有十幾年的歷史，其在鋼鐵、礦山、油田、水泥、電力、水泵等生產(chǎn)機械的變頻調(diào)速方面，都有其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并取得了良好的運行效果和節(jié)能效益。隨著變頻器技術(shù)的日趨成熟，作為高耗能企業(yè)的首選產(chǎn)品，變頻器必將發(fā)揮越來越多的作用，取代傳統(tǒng)的調(diào)速方式，已是勢在必行，為企業(yè)的自動化管理、節(jié)能降耗，建立綠色能源將會帶來更多的效益。
參考文獻：
1、 胡令芝
《高壓變頻器在山東泰山鋼鐵集團有限公司的應(yīng)用》
2、陸思黨
《國產(chǎn)超大功率高壓變頻器在煉鐵高爐鼓風機中的應(yīng)用》