《中压变频器在高炉铁前除尘风机节能改造中的应用(共7页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中压变频器在高炉铁前除尘风机节能改造中的应用(共7页).doc（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上中压变频器在高炉铁前除尘风机节能改造中的应用王黎明，纪勇攀（四川省达州钢铁集团有限责任公司，四川 达州 ）摘要：本文介绍了中压变频器在达钢高炉铁前除尘风机中的应用。基于工艺条件和异步电动机变频调速的节能原理，选择了采用HIVERT系列中压变频器的变频调速技术方案来取代原有的调节风门出口挡板开度的方案，以便平稳地调节除尘风机的风量，满足高炉出铁场工艺周期的要求。通过计算分析和运行参数测试，表明实施该变频节能改造项目后，该设备的平均节电率达到30以上，获得了显著的经济效益。关键词：高炉；除尘风机；中压变频器；变频调速；节能改造中图分类号： 文献标识码：BApplicati
2、on of Medium Voltage Frequency Converter in Energy-saving Innovation of Dedusting Fan for Blast Furnace TappingWANG Li-ming, JI Yong-pan(Sichuan Dazhou Steel & Iron Group Co., Ltd., Dazhou Sichuan )Abstract: This paper introduces the application of the medium voltage frequency converter in the dedus
3、ting fan for blast furnace tapping at Dazhou Steel. On the basis of the technological conditions and the energy-saving theory of frequency conversion speed control for asynchronous motor, the technical scheme of frequency conversion speed control by adopting HIVERT series medium voltage frequency co
4、nverter is selected to substitute the quondam scheme of adjusting the exit baffle opening of the damper, so that to reposefully regulate the blowing rate of the dedusting fan, thus the demand for the technological period of the blast-furnace casting house is satisfied. By means of the computational
5、analysis and the operating parameter testing, it indicates that after implementing the renovation project of frequency conversion energy conservation, the average electricity- saving rate of the equipment has reached more than 30% and the prominent economic benefit has been obtained.Keywords: Blast
6、Furnace; Dedusting Fan; Medium Voltage Frequency Converter; Frequency Conversion Speed Control; Energy-saving Innovation1 引言四川省达州钢铁集团有限责任公司是位于四川达州的一家中型钢铁联合企业，随着市场竞争的加剧，能源问题显得尤为突出，节能减排已经成为企业提高市场竞争力的重要措施。在钢铁企业中，电机的应用极为广泛，对风机、轧机、泵类等大型机械设备的拖动，尤其是高压电机的电能消耗非常大，占企业所有电机电能消耗的6070%之多，因而高压电机的节能问题尤为突出。目前电机系统节能工
7、程被定位国家发改委启动的十大重点节能工程之一。对电机系统的节能来说，无论从起动、调速到制动各阶段，采用变频技术均是最佳的选择，尤其在某些特定工艺环境下，中、高电压、大功率的电机采用中高压变频器的节能效果尤为明显。达钢高炉铁前除尘风机采用900kW中压电机拖动，仅在高炉出铁时使用，不允许频繁启停。如果风机长期采用工频运行，只能通过调节风门的出口挡板开度来调节风量以满足生产工艺要求，这将导致风机使用率大约在60左右，致使电能大量地被浪费。通过研究考察后决定对其实施变频调速节能改造。2 工艺条件概述高炉在生产过程中，出铁场产生大量的烟尘，污染环境，根据国家法规，需要进行除尘处理。除尘风机采用间隙性的
8、工作制度，即高炉出铁时使用，不出铁时不使用，使用率大约在60左右。（图1为高炉炼铁出铁场的工艺周期，表1为除尘风机及配套电机的参数）图1 高炉炼铁出铁场工艺周期图1中：A到B、E到F为高炉冶炼时间；B到C、F到G为升速时间，可以调节；C到D、G到H为高炉出铁时间；D到E、H到I为减速时间，可以调节。每次高炉出铁时间约45分钟，为高速段，定为45Hz（可以调节）；高炉冶炼时间约30分钟，为低速段，定为5Hz（可以调节）。 表1 除尘风机及配套电机参数表风机参数电机参数型号YQ-73-11型号Y560-8风量500,000 m3/h额定功率900kW风压4,500Pa额定电流110A除尘方式脉冲布
9、袋除尘额定电压6kV额定转速744rpm3 变频器的节能优势3.1 风机和泵的变频调速节能 无论何种类型的变频器在特定的工艺要求下，其节能的优势都是很明显的，中压变频器以节能为目的典型应用是风机和泵类调速。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用驱动动力时，都留有一定的富余量，当电机不能在满负荷工况下运行时，除达到驱动的动力要求外，富余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调节方法是通过调节入口或出口的挡板或阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的节流阻力中（节流损耗）。当使用电动机变频调速方式时，如果流量要求减小，只需通过降低
10、泵或风机驱动电机的转速即可满足要求。3.2 异步电动机变频调速的节能原理根据异步电动机转速公式（n60f(1-s)/p）可以看出，转差率s变化不大，可视为恒定，电机极对数p一旦电机制造完成也是常数，所以电机转速n与电源频率f是成正比的。只要改变频率f，即可改变电机转速，当频率f在050Hz之间变化时，电机转速调节范围是非常宽的。由流体力学可知，P(功率)Q(流量)H(压力)，流量Q与转速n的一次方成正比，压力H与转速n的平方成正比，功率P与转速n的立方成正比，如果风机的效率一定，当要求调节流量下降时，转速n可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即风机电机的耗电功率与转速近似成立方比
11、的关系。当所要求的风量Q减少时，可调节变频器输出频率使电动机转速n按比例降低。这时，电动机的功率P将按三次方关系大幅度地降低，因此随着电机转速的降低，电机消耗的电能下降幅度很大。变频调速方式比调节挡板、阀门方式节能40%一50%，从而达到节电的目的，同时又可提高系统可靠性及稳定性。由此可见，使用中压变频器对铁前除尘风机调速的节电效果是非常显著的。4 节能改造技术方案4.1 方案选择 根据上述工艺要求以及除尘风机所配电机为中压电机，不允许频繁启停的条件来选择改造技术方案。如果风机长期处于工频运行状况，通过调节风门的出口挡板开度来调节风量以满足生产工艺要求，则大量电能将白白浪费在阀门节流阻力上。如
12、果采用液力耦合器调速，则由以往经验可知，液力耦合器存在以下主要缺点：（1）调速范围有限，为5095%，转速不稳定，高速段减小了设备的出力能力，低速段影响节能效益的发挥。（2）速度越低时效率越低，低速时发热厉害。（3）调速精度低，线性度差，响应慢，不大适应自动控制要求。（4）电机虽然可以不带载启动，但启动时仍然有5倍左右的冲击电流，影响电网稳定。（5）必须串入电机和机械的连接轴中，不适合于设备改造；液力耦合器故障时，没有工频旁路系统，负载机械将无法运转，必须停机检修。（6）漏油严重，对环境污染大；可靠性差，维修难度大，严重浪费人力及影响生产。由以上的分析，既要满足工艺要求，又要达到调速节能的目的
13、，采用中压变频器对电机进行拖动控制最为理想。最终方案选定为变频调速改造。4.2 采用中压变频器的风机电机变频调速系统变频器选用新疆正元HIVERT系列中压变频器，该变频器采用先进的功率单元串联叠波技术和空间矢量控制的正弦波PWM调制方法；其新颖的全中文操作界面，可靠性高、性能优越、操作简便。该变频器每个系统共有15个功率单元，每5个功率单元串连构成一相，其系统结构如图2所示。主回路接线如图3所示，采用变频器带旁路柜的方式控制，当变频器发生故障时可方便地切换到工频运行方式，有效地避免了因变频器故障影响正常生产。图3 变频器主回路接线图5 变频调速节能效果计算分析5.1 计算依据的运行参数及条件达
14、钢高炉出铁场除尘风机电机参数：额定功率900kW，额定电压6,000V，额定电流110 A，功率因数0.816，额定转速744r/min. 目前接入变频器运行时，电机输入端的实际测量值为：电机高速运行时（45Hz）电流为5055A左右；电机低速运行时（5Hz）电流为1.36A。以上实际运行值转换为工频输入电流为：电机高速时5965A，电机低速时为18A。由于该设备在原设计时考虑了使用液力耦合器，所以在不用变频器时实际工频电流为65A；炼铁出铁时间与不出铁时间按60%比40%考虑；每年按8,000小时考虑。5.2 节能计算（1）电机工频状态下，输出有功功率约为： 考虑到功率因数和效率，每小时耗电
15、大约700度，每度电按0.5元算，每年耗电量约为：7008,0005,600,000 度；电费为：7008,0000.52,800,000元。（2）电机处于变频工况时：（高速时按电压6,450V、电流62A计算；低速时按电压540V、电流18A计算）电机高速时：考虑到功率因数和效率，每小时耗电大约693度，每度电按0.5元算，每年耗电量约为：6938,0000.63,326,400 度； 电费为：693（8,00060%）0.51,663,200元。 电机低速时：考虑到功率因数和效率很低，每小时耗电大约17 度，每度电按0.5元算，每年耗电量约为：178,0000.454,400度； 电费为：
16、17（8,00040%）0.527,200元。（3）计算结果：一年节省电费为：2,800,000（1,663,200+27,200）1,109,600元，节约比例为：1,109,600/2,800,000=0.396。 耗电节省约39，投运至今已3年，不含维护费用在18个月内就收回了改造成本。6 其它效果（1）维护工作量减少取消液力耦合器采用变频调速后，无论哪种工艺条件，随时可以通过调整转速使系统在接近额定状态下工作，通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低电机的转速。由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件的寿命；同时极大的减轻了对管道的冲击，有效延长了管道的检修周期，减少了检修
17、维护开支，节约大量维护费用。（2）工作强度降低由于调速系统在设备运转中实现计算机联锁控制，机组实现自动运行和相应的保护及故障报警，操作工作由手动转变为监控，完全实现生产的无人操作，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证。（3）减轻了对电网的冲击采用变频调节后，系统实现软启动，电机启动电流远远小于额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。7 结论 达钢高炉铁前除尘风机进行变频改造后，节约了大量电能，减少了维护工作量，还减轻了对电网的冲击，获得了较显著的经济效益。参考文献1 张燕宾. 变频调速应用实践.机械工业出版社 2005,3.2 新疆正元节能科技有限公司. HIVERT系列中压变频器用户手册, V2.3. 2007,4.作者简介王黎明1 男，1967年出生，四川省达州钢铁集团有限责任公司设备工程公司总经理，工程师。多年从事电气自动化技术应用研究及工程管理。纪勇攀 2 男，1971年出生，四川省达州钢铁集团有限责任公司设备工程公司电气技师。 专心-专注-专业