浅谈变频技术在冶金工业的应用优势与前景

韩玉国

摘要：当下国家越来越重视冶金行业的发展，同时，冶金行业在这两年也发生了翻天覆地的变化，我国冶金行业在生产的过程中对于设备的要求较高，通过将变频技术应用于其中，能够提高行业生产的效率，同时也能够推动整体行业的可持续发展，使得变频技术成为冶金领域发展的关键技术类型，最终完成我国企业深化改革的目标。本文就变频技术在冶金工业中的应用优势与前景进行探讨，希望能够推动冶金行业的全面发展。

关键词：变频技术;冶金工业;应用;优势;前景

随着社会经济水平的不断提升，我国科学技术也得到了较快程度的发展，通过将变频技术应用于冶金工业之中能够提高行业发展的质量，最终实现冶金工业的深化改革。当下国家对于冶金机器设备有了更高的要求，而通过调查，我们发现在冶金施工现场存在噪音大、灰尘多等情况，这也严重制约了冶金行业的可持续发展。通过将变频技术应用于其中能够确保企业生产的社会经济效益同时也能够转变传统的电源使用方式，对于推动冶金行业的发展有着十分重要的意义。

一、变频技术在冶金工业的应用优势

当下变频技术的发展越来越成熟，并且被广泛应用与各个行业之中。在变频技术发展的过程中，也引入了很多先进的技术，例如现代通信技术以及计算机控制技术，通过将这些技术应用于其中，也在无形之中推进了变频技术更加完备，通过将变频技术应用于冶金工业之中，能够推动冶金行业的可持续发展。应用变频调速技术，能够及时解决行车的转子串电阻存在的调速问题，同时也能够直接解决直流调速装置在应用过程中系统工程复杂且发生故障可能性高这一问题。在冶金工业发展的过程中，应用变频器也能够使得工作人员清楚的了解冶金过程中电流、电压、转速等各项信息，促使工作人员更加了解机器设备在运作过程中的实时状态，在提高电气使用效率的同时，也推进一系列冶金工作的顺利开展。除此之外，在将变频技术应用于冶金工业之中能夠减少配件的损耗率，加强设备的使用能力，在设备使用过后也能够增强设备的使用寿命，提高冶金工业生产过程中的整体效率。

二、变频技术在冶金工业的应用前景

（一）空压机变频技术

传统的空压机主要采用三相异步电动机Y-△启动方式，工频恒速运行，压力和流量的调节靠阀门和旁通完成，由于工业设计时，压缩空气供应系统必须按工厂负荷最大时设计，并且留10-20%设计余量，事实上很多空压机是不会运行在满负载状态下的，并且随着工厂实际生产的需求的波动，存在较大的浮动，所以节能的空间很大。装在空压机上的电机一般是标准的三相鼠笼式交流电动机，当接到工频电源时电机的转速是改变不了的。空压机只能工作在电机的全速状态，加载如此，卸载也是如此。用户的用气量是波动的，为用户配置的空压机是按最大用气量配置的，当用气量不是最大时，空压机依然是按额定的排气量排气，系统压力就会升高，这样空压机就会卸载，持续空载运行一段时间后停机。如果使用变频器控制，可以改变电机的转速就不同了，速度降低，排气量就降低，在变频调速系统中，电机的速度是和电源的频率成正比的，改变电源的频率就可改变电机的转速，从而改变空压机系统的排气量，耗能降低，这样就相当于可以控制排气量，用多少的气量就生产多少的压缩气体，不像工频控制，用不了就放空，卸载，增加了噪音，浪费了能源。变频空压机系统通过压力闭环，根据供气系统负载变化，调整空气压缩机电机的转速保证系统压力恒定。压力传感器读数会不断地和设定的设定值比较，如果管网压力大于设定值，转速降低;如果管网压力小于设定值，转速增加。空气压缩机实现变频控制后可以完成对产气压力的平稳调节，并且机组启动时没有峰值电流不会对机组或电网造成影响。传统空压机靠储气罐对系统压力进行缓冲，在用气少时机组自动停机，待用气量增加时机组自动启动，因此为了避免机组频繁启动只能增加储气罐的容量。使用变频空压机后，管网压力波动减小了，可以有效地满足生产需求，需要配的储气罐体积也可以减小，节约了车间用地及成本。

（二）水泵变频技术

在冶金工业发展的过程中，水泵设备的应用十分广泛。为此，为了确保水泵变频技术能够得到更加深层次的应用，工作人员应当严格变频技术应用的要求，除了对开关进行基本的控制之外，也应当进行压力和流量的控制，在设备运行的过程中会消耗大量的运行效率，在采用变频技术之前，如果频繁地通过调节阀门对水量进行控制，会直接导致阀门损坏，进而对用水造成一定的浪费，而采用变频技术能够使得水泵操作更加方便，也能够水泵在低速运转的过程中消耗更低的电能[1]。因此通过将变频技术应用于其中，能够合理的调节水泵的速度范围，提高用水效果。通过将变频技术应用于其中，能够从根本上提高水泵的调速效率以及调速范围，最终使得流量控制更加准确，更加快速，与此同时，通过工作人员进行统计，我们发现还能够节约20%-40%的不必要能耗，这对提高冶炼企业的实际效益来说，有着十分重要的意义。

（三）起重设备变频技术

在冶金工业发展的过程中，起重机的应用也十分频繁，然而起重机在具体操作的过程中十分笨重且麻烦，但也具有一定的调速性能，能够合理的调控冶金工业运行过程中的效率。与此同时，也能够使得结构变得更加简单，最终达到节能环保高效工作的目的[2]。通过将变频技术应用于起重设备之中，能够推动冶金工业的可持续发展，当下变频技术是冶金行业发展的主要研究方向，通过该技术的应用能够抵制机械的冲击，最终使得生产过程中避免出现超载这一问题，也能够在很大程度上减少生产过程中的危险性。起重设备的变频技术结构十分简单，也方便工作人员进行研究。在具体使用的过程中也十分安全，并且能够延长起重设备的使用寿命。

（四）中频炉设备变频技术

在冶金行业不断发展的过程中，中频炉设备有着尤为重要的作用，广泛应用于有色金属的熔炼。中频炉是感应加热设备，具有独特的线圈设计的，中频炉的变频器是静力变频器，这种变频器和磁力变频器比较，其效率高90%以上。中频炉的熔化率远远超过了工频感应炉，可以使用较小容量的中频感应炉代替较大容量的工频感应炉，既减少了用地，又降低了投资，也保证了熔炼的连续作业，对生产能力较大的铸铁生产十分有利。中频炉的变频器具有许多优点，例如：自动式抗阻调节、恒功率输出，比工频炉设备节能30%以上; 扫频式零压启动、启动成功率高; 相序自适应;线路高度集成，全数字化设计，抗干扰能力强，故障率极低;重载启动性能好，自动重复启动; 具有多重保护功能（过流、过压、水压欠压、缺相等），即使误操作亦不会造成设备故障。

（五）风机变频技术

在冶炼企业进行生产的过程中，各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占电机装机量的60%。大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等，目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。将变频调速用于风机电机调速，其结构简单，调速范围宽、调速精度高、安装调试使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著。应用上变频器后，对机械设备的磨损大大降低，可以很好的保护设备，降低设备维修费用，延长设备的使用年限。两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，使用变频器也可以改善功率因数。在冶炼企业中，风机的功率一般都很大，使用变频器也可以减少对电网的冲击。采用变频器驱动风机，可以将起动电流被限制在150%额定电流以下，可以平滑地起动（起动时间变长）。用工频电源直接起动时，起动电流为额定电流的6-7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。在烟气制硫酸工艺中，二氧化硫风机运行的过程中会消耗大量的能源，为了满足国家节能环保的号召，很多冶金企业都将10KV高压变频调速技术应用于其中，从而使得风机的工作状态更加稳定，在降低用电成本的同时，也能够为企业发展带来一定的社会经济效益[3]。高压变频器一般采用控制器和功率模塊分离的结构，通过高速光纤通讯。功率单元模块化，通过并联方式扩容，以减少备件，且便于更换维护。

（六）热轧、冷轧传动变频技术

近些年来，随着冶金工业的不断发展，同时也出现了很多大功率设备，例如热轧、冷轧传动设备，这些设备是居于生产线关键部位，功率大，动作指标要求严格，引入了高压变频技术后使得电动机的调速范围宽，可以应对轧制时的冲击负荷。并且高性能的变频器能够精确识别的电机模型，并提供各种复杂的控制功能。使用交流变频传动虽然投资高，但运行费用低、节能，对电网冲击很小，也可以节省无功功率补偿设备的投资，具有长期的经济效益。使用交流变频传动取代传统直流传动已经是轧钢行业传动技术发展的必然趋势。

结束语：

综上所述，通过将变频技术应用于冶金工业之中，能够满足国家节能减排的要求。变频技术，相对于传统的生产方式而言，不仅仅能够充分发挥数字监测设备的应用，同时也可以更加快捷的调节生产过程中设备参数，降低设备应用过程中对于电网的冲击，从而对电气设备起到了一定的保护作用，在延长设备使用寿命的同时，也能够提高冶金工业生产过程中的劳动效率。

参考文献：

[1]李松宇，自动化技术在有色冶金工业中的应用[J].中国金属通报，2019， （8）;78-80.

[2]冯莹，变频技术在冶金工业中的研究与应用[J].中国科技纵横，2012， （23）：32.

[3]赵延军.变频技术在冶金工业的应用优势与前景探讨[J].工业，2015，（024）：57.