高压变频器在烧结主抽风机中的运用分析

杜克平新余钢铁股份有限公司烧结厂，江西新余　338001



高压变频器在烧结主抽风机中的运用分析

杜克平
新余钢铁股份有限公司烧结厂，江西新余338001

摘要对于烧结生产过程来说，主抽风机是整个生产系统中最重要的一个生产设备之一，该装置的风压与风量变化，会直接对烧结矿的生产质量与数量产生影响，在很多企业中，烧结主抽风机也是主要的电能消耗设备的，很多情况下都会占到企业总电能的50%以上。而高压变频器的运用则在很大程度上解决了这一问题，本文便以我厂当前设备的运行状况为研究基点，分析系统方案的改造情况，并研究设备改造之后的计划运行效果。

关键词高压变频器；抽风机；运用；节能

变频调速器是当前很多领域中运用的主要设备，具有节能效果好、调速范围广、调速精度高、电力保护强等优势，而且能够很方便的实现自动化控制，在实际运行过程中，也具有较高的安全性，安装与维护也都相对便捷，是很多企业节能节电的首选途径。我厂烧结机两台主抽风机的电机型号为TD6400-6/1730，额定功率为6400kW，额定电压10kV，额定电流为422A，额定转速为1000rpm，功率因数0.95（同步电机有功率补偿作用）。随着目前“低温低负压”烧结工艺的实施，漏风治理工作的稳步推进，风门开度只要开至60度左右就能满足生产需要。调节风门开度运行的情况下，烧结主抽风机能量浪费严重，工频启动导致冲击很大，包括对电网的冲击以及对机械的冲击，影响电网的质量及负载的机械寿命，电机长期额定转速运行，噪声大，所以我厂主抽风机也想采用高压变频技术，因此，需要系统分析在烧结主抽风机中，高压变频器的运用。

1　当前设备的运行状况

一般情况下，钢铁企业普遍具有生产规模大、能源消耗密、资源使用多等特点，我厂当前所使用的主抽风机在生产过程中的功率较大，在对设备进行风量调节时，传统的方式是调节入口风门开度，但这种调节方式只是在一定程度上使通道流通阻力发生了改变，而设备的实际输出功率并没有太大变化，造成很大的节流损失，而且电能浪费现象非常严重[1]。根据公式：P（功率）＝Q（风量）×H（压力），风量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，当要求调节风量下降时，而风压不变的情况下，功率将同比下降，即当生产工艺要求主抽风机只需一半风量时，电机的输出功率将降为一半。采用变频调速在半风量状态下的功耗约为全开风门生产功耗的1/6，可取得明显的节能效果，因此为了降低设备运行能耗，使风机的调节性能得到有效提升，我厂计划在烧结主抽风机中运用高压变频器调速控制，以降低设备能耗，提升生产效率。

2　系统方案的改造情况

现阶段，烧结主抽风机所运用的控制方式，需要以生产工艺所需求的风量大小为基础，而运用高压变频器，可以对风机的运行频率进行有针对性的调节，从而实现对风量的有效控制。在运用变频器之后，将主抽风机的风门全开，系统根据设备的运行情况对风量进行随时调节，以适应设备的运行需求，确保主抽风机在保持高效运行的基础上，降低电能消耗。

运用分布式控制系统可以实现对变频器频率的自由调节，还可以控制变频器的开关机，从而控制主抽风机的风量，系统上位机可以显示出设备当前的运行状态与运行数据，能够实现对设备的实时监控[2]。运用高压变频器，可以以设备运行过程中的实际需求为基础，改变主抽风机的运行负荷，这样不仅改善了设备的运行工艺，还能够达到节电节能的目的。

在对主抽风机进行变频改造的过程中，不仅要选择性能较好的变频器产品，而且还需要设置工频旁路柜，以确保在变频器出现问题时，主风机还能够正常运行。工频旁路柜的主要作用，是保证在变频器出现故障跳闸现象时，主风机可以借助工频旁路继续运行；在变频器恢复正常时，切断旁路开关，恢复设备正常运行，在很大程度上减少了风压波动[3]。具体如图1所示。

在对设备进行改造的过程中，星点柜与液阻柜不发生变化，主要是将星点柜中断路器的一组常开点，向变频器中引入，在电机变频时，液阻柜的启动方式保持不变。在星点柜闭合之后，变频器才能够开机，并以设备的设计运行情况为基础，发出变频信号，使变频投入运行。在工频运行的过程中，需要断开K1和K2，关闭K3，液阻柜便会依照原来的工频方式进行启动，从而实现电机的软启动，方便对设备的检修与调试；如果K1和K2关闭，而K3断开，电机则处于变频运行状态。另外，为了保证不出现反送电情况，K2和K3需要运用机械互锁，而且，旁路柜需要联锁高压柜中的DL，以避免出现拉弧现象，保证设备与相关操作的人员的安全。

3　改造之后的运行效果

我厂烧结主抽风机处于长期运行状态，主抽风机是整个系统的主要负载对象，如果不进行变频改造，以相关工艺要求为基础，设备开始运行时需要以预热段温度为依托进行风门开度的适时调节，一般情况下，风门的开度都需要控制在80%左右，输入电流为310A，电压为10kV，功率因数为0.95，消耗功率为每小时4948kW。但如果进行高压变频改造，预计输入电流能够降低至260A左右，消耗功率降低至每小时4150kW。

如果按照设备每天运行24小时，每年运行330天进行计算，在进行高压变频改造之后，每台风机每年节省下来的电量如下。

（4948kW-4150kW）×24h×330d=632万kW•h

如果按照每kW•h0.67元计算，则我厂两台主抽风机每年能够节省电费约：

2×632万kW•h×0.67元/kW•h=847万元

除此之外，当前烧结机在生产过程中处理故障主要运用的方式为开关风门，但不停风机，因此，会存在一定的非检修时间，这些时间也在很大程度上浪费电能。以2015年为例，我厂风机的非检修运行时间就高达237小时，如果进行变频改造，则每年便能够节省约100万kW•h的电量，电费能够节约约67万元。

结合上述两方面的节电效果，我厂如果进行高压变频改造，每年能够直接节省约914万元电费。

除了节电，将高压变频器运用到烧结主抽风机中，还能够大大延长设备的使用寿命。一般情况下，烧结主抽风机都是离心式风机，而且容量较大，在实际运行过程中，具有运行时间长、运转电流大等特点，对设备会产生很大的机械冲击，从而缩短设备的使用寿命[4]。而如果运用高压变频器，则能够实现设备的软停止与软启动，不仅会使设备的使用寿命得到有效延长，还节约了设备检修成本。

4　结论

综上所述，随着科学技术的不断发展与行业要求水平的不断提升，降低能耗已经成为各个领域中的工作重点。在烧结生产过程中，主抽风机是主要的耗能设备，因此，对该设备的改造也已经成为相关企业的重点关注问题。高压变频器是当前比较理想的改造产品，能够在很大程度上满足企业的节能需求，节约企业的生产成本，有着非常广阔的发展前景。

参考文献

[1]李长明.HIVERT系列高压变频器在烧结主抽风机上的应用[J].变频器世界，2014，3：67-70.

[2]李强.高压大功率变频器在太钢450m～2烧结主抽风机上的应用[J].变频器世界，2013，3：69-74.

[3]童毅.国产高压变频器在重钢烧结主抽风机控制系统中的应用[J].变频器世界，2011，5：75-79.

[4]袁立新.关于烧结主抽风机节能及同步或异步电机变频调速[J].烧结球团，2010，2：10-13.

中图分类号TN77

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）155-0092-02