張云，楊進
（馬鞍山鋼鐵股份有限公司設備部，安徽馬鞍山243000）
【摘要】馬鋼燒結系統使用的抽風機耗電較高，為降低電耗，決定實施節能改造。在分析、研制的基礎上，結合現代科技，采取了切實可行的措施，并成功地實施了改造，達到了節能降耗的效果，取得了明顯的經濟效益。
【關鍵詞】風機；變頻系統；節能；電耗
1 概述
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠現有A、B 兩臺燒結機，每臺燒結機由2 臺主抽風機組成，每臺主抽風機由一臺功率為7800 kW 的同步電機拖動運行，采用西門子變頻軟啟動方式啟動電機。每臺燒結機月耗電量約600 萬kW·h 左右，在燒結生產中耗電比重較高。為了降低燒結生產的電耗，我們在此方面進行了探索，將傳統的大風機電機采用軟啟動方式啟動，工頻運行模式，改為既具有軟啟動功能，又具備調速功能的變頻方式，從而有效地降低了燒結生產的用電成本，效果較好，值得推廣。
2 改造前存在的主要問題
2.1 設備元器件老化，故障率較高，影響正常生產。
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠A、B 燒結機自2006 年投產至今已有十多年，變頻器等電氣設備控制元器件老化，部分模塊損壞，出現無法正常開機情況，對燒結生產影響較大。
2.2 通過對風機運行工況數據分析，燒結生產負荷
的波動以及風門擋板的調節存在著較大的電量損耗。第三煉鐵總廠A、B 燒結機主抽風機共4 臺，均為工頻運行和擋板調節風量，根據現場數據的統計，風機風門平均開度為74%，負壓為15 kPa，因此，當生產負荷波動時，需要經常調節風門擋板，這期間存在著較大的電量損耗。
3 改造措施
利用變頻控制技術，改風門調節風量為電機調速調節風量，降低電機電量的消耗，降低風門損耗，預計每臺風機電機年總節電率達到20%左右。
3.1 改造內容
本次改造為A 燒結機的1#、2# 主抽風機和B 燒結機的3#、4# 主抽風機，分步進行，主要的工作內容包括：電氣設備采購、土建施工、現場安裝調試。其中電氣設備包括新增高壓變頻成套設備、高壓開關柜、勵磁柜、控制屏、PLC 柜，并配套空水冷卻柜配電柜、雜用電配電柜、照明、檢修及消防設備、電纜轉接箱；土建施工包括新建變頻器室、電纜溝、橋架及其電纜敷設；現場安裝調試包括原設備的拆除，新設備的就位，設備低高壓單機調試，設備低高壓聯調。
3.2 改造步驟
3.2.1 對主抽風機的一次電氣系統進行改造
原主抽風機的電氣系統見圖1。
說明：（1）采用雙10 kV 母線供電方式，每條母線帶動兩臺電機，雙母線之間帶有母聯柜。
（2）采用西門子軟起設備啟動電機，其中西門子軟起設備采用的是二拖四的設計方案。
電氣連接與結構示意圖見圖2。
說明：其中虛線內的為整個燒結主抽風機的電氣系統。包括的設備有10 kV 進線開關柜、西門子軟起設備、電機、風機、勵磁柜、油站、低壓配電柜、后臺監控系統。
改造后的一次原理圖見圖3。
說明：
（1）整個高壓開關柜都為新增，與原來的高壓系統沒有關聯。
（2）主回路：采用每2 臺電機使用二拖二控制方式。正常情況下，每臺變頻器拖動1 臺燒結機帶2 臺主抽風機電機生產，在其中1 臺變頻器故障時，由另1 臺正常的變頻器代替出故障的變頻器拖動另1臺燒結機帶2 臺主抽風機電機生產，不會出現因其中1 臺變頻器故障造成生產中斷的情況。
（3）勵磁柜：4 臺勵磁柜也為新增，與原來的勵磁沒有任何關聯。
（4）因為對原來的啟動設備未做任何的改動，在施工及其調試過程中，完全不影響原先設備的運行。
3.2.2 控制系統的改造
新增2 套后臺控制系統（1#、2# 主抽風機共用一套，3#、4# 主抽風機共用一套），將原風機、電機、油站等信號接到該控制系統。該控制系統具備對新增的設備及原來的設備，如電機、風機、油站等進行時時監控，并將其信號相遠傳至DCS 系統等功能。
3.2.3 對冷卻系統進行改造
新建高壓變頻室采用高壓變頻器專用的冷卻系統。針對如此大容量的變頻設備，采用空水冷散熱方式進行冷卻。新建兩套冷卻系統，由空水冷卻器、閉式冷卻塔、增壓水泵、冷卻水水箱、后臺控制系統及其閥門管道等設備組成。每2 臺變頻器共用一個冷卻系統。其原理是將變頻器散發的熱量經過空- 水冷卻柜進行冷卻。
4 改造效果
4.1 經濟效益
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠A、B 燒結主抽風機變頻改造，采用能源合同管理模式，利用高爐定修機會，于2017 年3 月完成了改造。通過對改造后風機的運行情況現場檢測，風量、壓力、運行功率均達到了預期目標，電機電耗明顯下降，4臺電機平均每天節電約12 萬kW·h，若電價按0.616 元/kW·h（以目前安徽省110 kV 平段電價為參考依據）、全年運行330 天計算：
每年節電效益為：330 天×12 萬kW·h/ 天×0.616 元/kW·h＝2439.36 萬元。
節電率為：30 天×12 萬kW·h/ 天÷1200 萬kW·h＝30%。
4.2 其他效果
通過變頻改造，還帶來了以下效果：
（1） 改變了以前值班人員手動調節風機風門擋板，控制風量的現狀，實現了系統的高度自動化。
（2）變頻裝置更新后，解決了原變頻器控制元器件老化的情況，有利于燒結生產的正常進行。
（3） 通過變頻調速，使電機轉速較以前明顯下降，電機軸承等部件磨損較以前減輕，從而延長了該設備的運行壽命，降低了其設備的維修費用。
5 結束語
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠A、B 燒結主抽風機變頻改造取得了較好的效果，既改善了設備性能，降低了設備運行與維護費用，提高了系統運行的可靠性，又降低了燒結主抽風機電機能耗，取得了較好的經濟效益。