《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高壓變頻器在杭鋼混鐵爐除塵風(fēng)機上的應(yīng)用
摘要: 本文結(jié)合混鐵爐轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機的生產(chǎn)工藝,,綜述了高壓變頻器的性能特點及系統(tǒng)原理,,同時詳細(xì)說明了整體施工方案,從而證實了變頻器在杭鋼有著很大的節(jié)電效果,。
Abstract:
Key words :

【摘要】本文結(jié)合混鐵爐轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機的生產(chǎn)工藝,,綜述了高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" 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title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" title="高壓變頻器">高壓變頻器" 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【關(guān)鍵詞】混鐵爐 高壓變頻器 交鑰匙工程 節(jié)能降耗 

 

一、 引言

  杭州鋼鐵集團轉(zhuǎn)爐煉鋼廠設(shè)置兩座600T混鐵爐,,且有一個傾翻工位和一個大包倒小包工位,。每座混鐵爐設(shè)有一個進鐵口和一個出鐵口,傾翻工位相當(dāng)于混鐵爐進鐵口,。當(dāng)混鐵爐進鐵或出鐵時,,高溫的鐵水會同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的煙氣,。一方面對現(xiàn)場操作的工人不利,,另一方面也對環(huán)境造成了巨大的污染?;扈F爐多種進出鐵工況條件下風(fēng)量隨時變化,,因此該除塵風(fēng)機需要多種速度來適應(yīng)。在以前的運行過程中,,由于一方面液力耦合器不能適應(yīng)頻繁的調(diào)速,,另一方面原設(shè)計現(xiàn)場閥門信號與風(fēng)機調(diào)速控制分屬兩個控制系統(tǒng),兩者之間沒有信號聯(lián)系,。因此原有除塵風(fēng)機運行方式基本為恒速運行,,其運行轉(zhuǎn)速保持在約680rpm 左右,,運行電流約在150A,僅通過現(xiàn)場閥門及爐蓋開啟來達(dá)到除塵效果,,同時為防止閥門全部關(guān)閉造成風(fēng)機振動過大,,其中一臺大包倒小包閥門始終打開,大量風(fēng)量直接排空,,導(dǎo)致大量有功功率浪費,。此外液力耦合器低速運行時效率低下,為了提高風(fēng)機的運行效率,,節(jié)能降耗,,必須對風(fēng)機調(diào)速控制進行改進。 

 

 

  近幾年隨著國內(nèi)高壓變頻器技術(shù)的進步,,變頻器的性價比和穩(wěn)定性有很大幅度的提升,,經(jīng)過考察,我廠最終選擇了北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的 Harsvert-A系列高壓變頻器對風(fēng)機進行調(diào)速控制,。該項目采用節(jié)能還款合同形式,,由杭州亞泰投資公司投資,整體項目為交鑰匙工程,,于2006年12 月份安裝調(diào)試完畢投入運行,至今已穩(wěn)定運行近四個月,,給我廠帶來了巨大的效益,。

二、混鐵爐除塵工藝工況及主電機參數(shù)介紹

1,、混鐵爐除塵風(fēng)機工況:
  混鐵爐系統(tǒng)除塵設(shè)計風(fēng)量:66萬立方米/小時
  風(fēng)道漏風(fēng)損耗率設(shè)計: 10%
  進鐵水(或大包倒小包)除塵需要風(fēng)量:25萬立方米/小時
  出鐵水除塵需要風(fēng)量: 6萬立方米/小時
  進鐵水除塵需要時間: 約10分鐘/次
  出鐵水除塵需要時間: 約3分鐘/次
  日出鐵水總次數(shù): 約180次
  日進鐵水總次數(shù): 約120次
  進鐵時,,當(dāng)捕集罩關(guān)到位后,相應(yīng)的閥門打開,。出鐵時,,混鐵爐離開零位后,相應(yīng)的出鐵口閥門打開,。

2,、混鐵爐除塵風(fēng)機主電機的技術(shù)參數(shù)如下:
  電機型號:Y710-8 
  額定功率:1600kW 
  額定電壓:6300V
  額定電流:183.2A
  功率因數(shù):0.84

3、工藝要求:
  現(xiàn)場提供具體工作情況分為以下6種工作情況:
  1):一個進鐵口工作需要25萬m3/h,;
  2):一個出鐵口工作需要6萬m3/h,;
  3):兩個出鐵口同時打開需要風(fēng)量12萬m3/h ;
  4):一個進鐵口一個出鐵口同時打開需要風(fēng)量31萬m3/h,;
  5):一個進鐵口兩個出鐵口同時打開需要風(fēng)量37萬m3/h,;
  6):兩個進鐵口同時打開需要風(fēng)量50萬m3/h。

三,、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案:

1,、HARSVERT-A高壓變頻器的原理

  采用高-高電壓源型,,單元串聯(lián)多電平技術(shù)。電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電,,1600kW/6kV高壓變頻器每相由5個功率單元串聯(lián)而成,,輸出相電壓最高可達(dá)3500V,線電壓達(dá)6kV左右,。每個功率單元承受全部的電機電流,,但只提供1/5相電壓和1/15的輸出功率,為單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結(jié)構(gòu),,相鄰功率單元的輸出端串接起來,,形成Y接結(jié)構(gòu),實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出,,供給高壓電動機,。

  每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電,功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣,,二次繞組采用延邊三角形接法,,實現(xiàn)多重化,以達(dá)到降低輸入諧波電流的目的,。給功率單元供電的二次繞組每3個一組,,分為5個不同的相位組,互差12度電角度,,形成30脈沖的整流電路結(jié)構(gòu),。

2、本項目共配置1臺高壓變頻器,,其詳細(xì)參數(shù)如下:

 

 

3,、變頻器主回路方案:
  由于風(fēng)機進風(fēng)口沒有風(fēng)門,因此這次改造沒有安裝工頻旁路柜,。
  即用戶電網(wǎng)直接接高壓變頻器,,然后接電機。 

4,、根據(jù)混鐵爐的工藝要求,,我們在滿足除塵環(huán)保要求的前提下,為簡化控制邏輯,,現(xiàn)場PLC直接根據(jù)出鐵口,、進鐵口的爐蓋位置開關(guān)狀態(tài)來控制變頻器的轉(zhuǎn)速,變頻器預(yù)設(shè)3個速度點,,根據(jù)現(xiàn)場所需風(fēng)量不同自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速,。

  現(xiàn)場送6個開關(guān)量信號進PLC,在程序內(nèi)編程以達(dá)到變頻器高,、中,、低速運行,。

 

 

狀態(tài)說明:0:風(fēng)口關(guān)閉
1:風(fēng)口打開
——:任意狀態(tài)

  5、加裝變頻器后,,由于變頻器自身帶有電機的過流保護,、過載保護、缺相保護,、過電壓保護,、接地保護、短路保護,、超頻保護,、反相保護等,變頻運行時上口高壓柜保護為備用保護,,除變頻器輸入側(cè)采用移相變壓器外(其勵磁涌流為額定電流的6-8倍),,對上口保護無其它特殊要求;因此高壓開關(guān)柜繼電保護只對變頻器工頻旁路時起主要保護,,其整定值可按正常電機保護進行整定,。旁路運行時如將進氣口閥門全部關(guān)閉,啟動過程啟動電流應(yīng)在電機額定電流的6-8倍左右,,如果電網(wǎng)或上級變壓器容量較大能承受此瞬間沖擊,,可以不外加任何啟動設(shè)備進行直接工頻啟動,如果不能承受則可考慮在變頻器工頻旁路系統(tǒng)前方加裝水阻或電抗器,,以防工頻啟動時無法啟動,。本項目工頻時采用直接啟動方式。

四,、交鑰匙工程整體施工方案:

  1、由于目前設(shè)備使用液力耦合器,,考慮到風(fēng)機運行的穩(wěn)定性,,因此拆除液力耦合器,將電機向前移位采用直接連接方式,;對電機移位后與風(fēng)機直聯(lián)的磨擦片接手重新定制,,重新制作鋼底座作為電機基礎(chǔ),同時為確保設(shè)備投運后的安全,,應(yīng)確保的安裝精度,,保證電機與風(fēng)機之間的同心度≦0.05mm。

  2,、高壓變頻器主設(shè)備安裝在風(fēng)機值班室內(nèi),,原高壓柜至電機的高壓電纜用做改造時高壓柜至變頻器進線電纜,變頻器至電機高壓電纜重新敷設(shè),,同時敷設(shè)現(xiàn)場 PLC柜至變頻器控制柜3根屏蔽控制電纜用于變頻器的遠(yuǎn)程啟動,、停車,,采集現(xiàn)場閥門狀態(tài)信號,實現(xiàn)變頻器三段速的自動調(diào)節(jié)及變頻器信號的反饋,。此外還需敷設(shè)一根高壓柜至變頻器的控制電纜,,用于高壓柜合閘允許和高壓柜緊急分閘控制。

  3,、由于高壓變頻器的IGBT等功率元器件對環(huán)境溫度要求比較高,,同時本項目變頻器功率較大,為了防止因溫高而引起變頻器的保護停機,,我廠采用以下三種措施來防止室溫過高:
 ?。?)、柜頂加裝排風(fēng)管,,使變頻器自身產(chǎn)生的大部分熱量通過排風(fēng)系統(tǒng)釋放到室外,;
  (2),、改裝現(xiàn)有的窗戶,,進行雙層玻璃保溫;
 ?。?),、加裝一臺10匹的工業(yè)風(fēng)冷空調(diào)。

4,、施工時間安排見下表

 

 

  最終,,北京利德華福電氣技術(shù)有限公司憑借優(yōu)質(zhì)、快捷的售后服務(wù),,順利將設(shè)備投入運行,,運轉(zhuǎn)情況良好,整體工程一次性驗收,。

五,、節(jié)能測算及投資分析:

1、上變頻器前后的相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計

 

 

2,、工頻用液偶調(diào)速狀態(tài)下除塵風(fēng)機的功耗計算
 
以年運行時間7920小時(約330天),、電價0.5元/度計算,
工頻下每年耗電量為1037萬度,,每年耗電費為518.5萬元,。

3、變頻狀態(tài)下除塵風(fēng)機的功耗計算
(1)高速運行時,,轉(zhuǎn)速為667rpm
考慮到有可能兩座爐同時進鐵水需同時除塵,,預(yù)計每天高速運行的時間約為12小時(包括變頻器加速時間)。則

(2)中速運行時,轉(zhuǎn)速為520rpm:
考慮到至少有一個出鐵狀態(tài),,每天預(yù)計運行10小時,。則

(3)低速運行時,轉(zhuǎn)速為300rpm
在不除塵時,,只要保證正常的工作環(huán)境和能夠保證正常提速至除塵狀態(tài)即可,,每天預(yù)計運行2小時。則

(4)仍以年運行時間7920小時(約330天),、電價0.5元/度計算,,則變頻后每年耗電量為697.4萬度,每年耗電費為348.7萬元,。

4,、綜上所述,除塵風(fēng)機上高壓變頻器后較以前工頻液力耦合器調(diào)速,,每年可節(jié)約電量339.6萬度,,每年節(jié)約電費為169.8萬元。
同時還產(chǎn)生了其他效果:
1) 限制啟動電流,,減少啟動的峰值功率省耗,;
2) 改善電網(wǎng)功率因數(shù),變頻器可使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在0.95%以上,;
3) 消除了電機因啟動,、停止對機械的沖擊,延長使用壽命,,減少維修,;
4) 可使電動機與風(fēng)機直接相連接,減少傳動環(huán)節(jié)的費用,;
5) 電機和風(fēng)機運轉(zhuǎn)速度下降,,潤滑條件改善,傳動裝置的故障下降,;

5,、投資分析:
     我廠通過高壓變頻節(jié)能改造,預(yù)計該項目的總投資回報期約在16個月左右,,總投資內(nèi)容包括設(shè)備成本,、配件成本,、運輸成本,、工程設(shè)計成本、工程安裝成本,、效果檢測成本,、資金融資成本、設(shè)備維護成本及風(fēng)險成本,。

六,、結(jié)束語:
綜合看來,本套高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的投入,,對提高杭鋼集團動力公司電能的使用效率,降低公司的生產(chǎn)成本,,保證混鐵爐除塵風(fēng)機的安全運行以及生產(chǎn)工作自動化程度的提高有著積極,、重要的作用??梢哉f這是一個產(chǎn)品適用性強,投資回報快的高科技項目,。

參考文獻
[1].高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)HARSVERT-A系列技術(shù)手冊 北京利德華福電氣技術(shù)有限公司
[2].高壓變頻器應(yīng)用資料匯編-冶金行業(yè) 北京利德華福電氣技術(shù)有限公司

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