高压变频器在潍钢集团风机的应用

潍钢炼铁厂风机变频器运行现场

一、前言

　　潍钢集团公司炼铁厂现有4座高炉2条烧结生产线，高炉冶炼既连续不间断作业，同时又是用电耗能大户。随着国家节能减排政策的出台，企业节能改造势在必行。高压交流变频调速技术是上世纪90年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术。2008年1月我厂采用北京合康亿盛公司产的10kV和6kV变频器用于交流电机的变频调速，其技术和性能远远胜过以前采用的调速方式（如串级调速、液力耦合器调速、转子水阻调速等）。我公司选用的合康高压变频器在炼铁厂4号高炉热风炉1#助燃风机、炉前除尘风机、原料除尘风机、1#2#喷煤收尘风机、1#烧结机尾除尘风机共6台设备进行第一期节能改造，并在5月份陆续安装调试完成，稳定运行至今。使我公司成为国产高压变频器的品牌基地。

二、工况简述

　　我公司4#高炉热风炉是为1300m3高炉配套的内顶燃式热风炉，格子砖为蓄热载体，以燃烧高炉煤气为主，燃烧制度为两烧一送，拱顶的温度可达到1300℃，烟道温度在规定的时间内达到300℃，为高炉送风的温度为1100℃左右。助燃风机的作用是抽取大气中的空气，引入热风炉中为其助燃。风机型号为9-28-14D,全压40800-12000Pa，电机型号YKK450-4 10kV 400kW ,烧炉需用风量10万m3/h 风压：4kPa 换炉时6kPa，风机进风阀开度在30%，改造前通过调节风机进风阀开度和放散阀开度满足工艺要求，在调整过程中容易产生喘震现象，对设备危害性大，并且风机运行噪音大，电机低负载率功率因数低耗能大。

　　高炉出铁时会有大量的黄烟，并伴有废气和灰尘，4#高炉是1300m3，每天出11炉铁水，每次大约50分钟，间隔30分钟，通过炉前除尘风机引出由布袋除尘进行处理。改造前通过调整液力耦合器转速控制布袋除尘箱体压差调整除尘效果，出铁时高转速，不出铁时低转速。为了保护电机设备，进风阀开度50%，设备利用率大大降低。

　　为高炉生产所供的原料，进炉前需筛分，4#高炉供料系统大小料仓18个，因筛分产生的扬尘点近百个。原料除尘风机的作用是把上料过程中产生的灰尘集中收集处理。改造前电机电流大温度高风机进口阀开度只能在50%，限制了除尘效果。

　　我厂4#高炉年产百万吨以上，为节能减排，2008年5月首先对热风炉助燃风机、炉前和原料除尘风机所配置的10kV400kW、10kV1120kW、10kV1000kW电机进行变频改造，目前运行情况良好，而且调节简单、省时省力，耗电量比改造前明显减少。

三、变频前后耗电情况对比

　　我厂于2008年5月起开始将高压变频器应用在4号高炉1#助燃风机、炉前除尘风机、原料除尘风机的节能改造，目前高压变频运转稳定，平均节电率达到30%以上，取得了显著的经济效益。表1是我厂安装高压变频前后数据对比。（注：其它3台的数据还在检测中）

　　表1淮钢集团炼铁厂安装高压变频前后数据对比

四、可靠性

　　经过对4号高炉炉前除尘原系统进行分析，对原系统的风压、风量控制由原来的液力耦合器调节改为变频器调节，由变频器对电机本身进行调速，最后达到工况要求值。液力耦合器本身能耗达10%左右，而且需要油泵及冷却水来辅助运行，故障率较高，维护成本高，特别是在夏季因耦合器产生热量较大，需加入四组冷油器，用循环水强降温，水消耗量大，资源浪费严重。原料除尘系统没有液力耦合器，只有进风阀。直接由变频器对电机本身进行调速。变频器设备接入用户侧高压开关和拟改造电机之间，变频器控制分为远程和就地操作。为了充分保证系统的可靠性，变频器同时加装工频旁路装置，可在变频回路故障时将电机切换至工频状态下运行，且切换方式为手动切换。电机、高压断路保留了用户原有设备。我们保留了原操作系统，变频器故障时，电机手动切换到工频运行后，操作工按照改造前的操作达到工况要求。变频器及其工频旁路开关由变频器整体配套提供。改造后操作简单，避免了因操作失误引发的事故。进风阀全开，减少风道的振动，通过变频调速后启动制动平稳，没有大电流的波动，不对设备产生冲击，延长使用寿命，降低了故障率。

炉前出铁场除尘风机现场

　　针对4高炉助燃风机特殊工艺要求：3座热风炉两烧一送，约2小时换炉一次，换炉操作时间约10分钟，这期间需要频繁开关多个阀门，重要的是控制好风压、风量。所以改造过程中现场操作箱除保留紧急停机按钮和必要的信号指示外，其余频率给定、电流显示、故障指示接入上位机通过PLC控制，提高了可靠性。进风阀全开，控制电机转速满足工艺要求，喘震现象完全消除，噪音降低改善了周围环境。

4号高炉助燃风机现场

五、改造过程简述

　　为了铺设电缆方便，根据我厂现场环境的实际情况，我们把助燃风机变频柜安置在4#高炉10kV开关站，在原料和出铁场除尘高配室附近新建一变频器专用房来安放出铁场除尘变频柜和原料除尘变频柜。机旁操作箱就安置在电机平台下面，非常方便。为减小安装成本，动力电缆保留了原高压柜至电机的电缆，将电缆原接线由高压柜牵至变频器，再重新由高压柜到变频器敷设一根动力电缆，由于变频器房与高压室间隔一段距离，从变频器到电机电缆需作一中间接头。其余控制联锁信号电缆新放，这样施工过程独立，减少对接时间，工作量不大。

原料除尘风机现场

　　由于现场灰尘较大，而变频器为强迫风冷，设备内空气流通量较大，为保障变频器尽量少受外界灰尘的影响，在房间通风设计上，设计了大面积专用进风窗。通风窗采用专用过滤棉滤网，这样使进入变频器室内的空气经过通风窗滤灰，进入变频器室内的灰尘大大减少。由于使用的变频器功率较大，为保证足够的通风冷却效果，在变压器柜顶和功率柜顶分别独立安装了一整体风罩，与各自的出风口连成整体，保证变频器整体冷却通风要求，即使在夏季高温季节也不需开空调进行降温。

专门制作的风道

六、变频改造总结

　　根据我厂对部分风机的高压变频器的安装及使用情况，总结变频器改造有以下优点。

　　1、安装简单，即将原高压开关柜与电动机之间插入安装变频器，对原有接线改动不大。

　　2、操作使用方便，变频器操作只有简单的开机、停机和频率调整。

　　3、能进行无级调速，调速范围广，且调速精度高，适用性强。

　　4、保护功能完善，故障率低，排风机启动平稳，启动电流小，可靠性高。

　　5、电动机不需长期高速运行，工作电流大幅度下降，解决了电机温升高的问题，节电效果显著。

　　6、由于变频器取代了液耦调速，消除了机械及液压高故障率的缺陷，设备维护费用降低。

　　7、电动机运行振动及噪声明显下降，轴承温度也有很大的下降。

　　交流变频调速器，以适用性强、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用户的欢迎。它应用在调速、节电、软启动方面，对企业有很大的实用价值。合康公司高压变频器对我厂部分风机电机进行了成功的改造，节能效果明显，提高了整个系统的工艺性能，得到车间的好评，我们二期、三期的高压变频器改造正在计划中。