邱慶利

(山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司銀山型鋼有限公司煉鐵廠萊蕪271100)

【摘要】采用變頻調(diào)速技術(shù)解決了高壓電動(dòng)機(jī)耗電量高的問(wèn)題,提高了系統(tǒng)安全可靠性和設(shè)備的利用率。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能；高壓風(fēng)機(jī)；變頻器

1前言

萊鋼銀山型鋼煉鐵廠400m²燒結(jié)系統(tǒng)機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為兩臺(tái)功率1250kW,額定電流91.7A,電壓等級(jí)10kV,功率因數(shù)0.87的電動(dòng)機(jī), 采用直接啟動(dòng)，工頻運(yùn)行。每年消耗的電量是個(gè)驚人數(shù)字。

風(fēng)機(jī)靠調(diào)節(jié)風(fēng)門的開(kāi)度來(lái)滿足生產(chǎn)工藝對(duì)風(fēng)量的要求，風(fēng)門開(kāi)度為60%。風(fēng)門節(jié)流調(diào)節(jié)過(guò)程中，由于風(fēng)機(jī)固有特性不變、僅僅靠關(guān)小風(fēng)門的開(kāi)度人為地增加管路的阻力，由此增大了管路系統(tǒng)的損失，運(yùn)行時(shí)效率低，損耗大，不利于風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。造成電量的大量浪費(fèi)，使燒結(jié)機(jī)電量損耗長(zhǎng)期居高不下。并且電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)電流大，對(duì)風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)設(shè)備損害也非常大。

2改造方案選擇

經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的生產(chǎn)跟蹤，對(duì)造成除塵風(fēng)機(jī)能耗大的各種原因進(jìn)行確認(rèn)落實(shí)。圖1是目前比較成熟和廣泛應(yīng)用的8種通用調(diào)速技術(shù)。其中變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速是高效調(diào)速手段。

(1)通過(guò)改變定子繞組連接的方式來(lái)改變定子的極對(duì)數(shù)，使異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。來(lái)達(dá)到調(diào)速目的。屬有級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速級(jí)差大, 從而限制了它的使用范圍。

(2) 串級(jí)調(diào)速是在繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入一個(gè)與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)相反的附加電動(dòng)勢(shì).用以減少轉(zhuǎn)子電流，降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩,從而達(dá)到調(diào)速的目的。調(diào)速效率高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。但對(duì)電網(wǎng)干擾大、調(diào)速范圍窄、功率因數(shù)也比較低、必須是繞線式轉(zhuǎn)子。

(3)變頻調(diào)速通過(guò)改變供電電源的頻率實(shí)現(xiàn),具有調(diào)速范圍寬、效率最高、平滑性好、優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性等優(yōu)點(diǎn)。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據(jù)工藝要求需要對(duì)速度或流量進(jìn)行控制的場(chǎng)合。根據(jù)節(jié)能目標(biāo)30%計(jì)算，計(jì)劃改造后一期機(jī)尾除塵引風(fēng)機(jī)日耗能在13 440kW-h以內(nèi)。可以改造成功再進(jìn)行推廣，可以降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

3具體實(shí)施方案

3.1改造流程（見(jiàn)表1）

3.2 高壓柜控制回路改造

在原有高壓柜端子基礎(chǔ)上，保證原回路、功能完整,設(shè)計(jì)新的控制回路。實(shí)現(xiàn)變頻器準(zhǔn)備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時(shí)高壓柜實(shí)現(xiàn)跳閘斷電。

3.3故障信號(hào)遠(yuǎn)傳

設(shè)立遠(yuǎn)方操作箱，遠(yuǎn)程啟停電動(dòng)機(jī)、手動(dòng)設(shè)定頻率、了解故障信息。將故障信號(hào)傳至集中監(jiān)控以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、及時(shí)處理。

本高壓變頻器系統(tǒng)配備手動(dòng)旁路柜，用戶根據(jù)要求可選擇旁路工頻/變頻起動(dòng)，旁路柜的接線方案如圖2。

（1） 控制方式由直接啟動(dòng)（工頻啟動(dòng)）改為變頻軟啟動(dòng)（變頻啟動(dòng)）：

10kV電源—10kV等級(jí)高壓變頻器—10kV高壓電動(dòng)機(jī)。

其中QF是用戶高壓開(kāi)關(guān)柜的斷路器；QS₂, QS₃是變頻器內(nèi)部手動(dòng)旁路隔離刀閘，供變頻運(yùn)行操作；QS₁是變頻器內(nèi)部手動(dòng)旁路隔離刀閘，供工頻操作;且QS₁與QS₂, QS₃互鎖，安全可靠。

（2） 控制回路變更見(jiàn)圖3,4。

4功能特點(diǎn)

4.1 控制柜面板顯示

控制柜面板顯示說(shuō)明見(jiàn)圖5。

H1—控制電源指示；

H2——變頻運(yùn)行指示；

H3----- 變頻器故障指不;

觸摸屏一一以指示燈形式顯示變頻器11個(gè)狀態(tài)（圖6）。

（1） 允許:允許高壓合閘。

（2） 外控:允許外部控制。

（3） 合閘:高壓合閘指示燈。

（4） 就緒:合閘就緒。

(5)接通:高壓接通。

(6)運(yùn)轉(zhuǎn)：系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中。

(7)旁通:有功率單元旁通。

(8)告警:系統(tǒng)產(chǎn)生故障告警。

(9)遠(yuǎn)控箱:遠(yuǎn)控箱控制有效。

(10) DCS：DCS控制有效。

(11)閉環(huán):系統(tǒng)閉環(huán)控制。

4.2控制柜面板操作說(shuō)明

SB₁——備用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；

SB₂——電源復(fù)位按鈕；

SB₃——變頻器故障情況下,故障復(fù)位按鈕;

SB₄——變頻裝置運(yùn)行過(guò)程中緊急停車；

觸摸屏——進(jìn)行9個(gè)操作（圖6）。

（1） 啟動(dòng):用于啟動(dòng)變頻器。必須無(wú)故障告警條件滿足時(shí)才能起作用。

（2） 加速：按下此鍵不抬起，則變頻器頻率將按一定速度增加,釋放后頻率停止增加。

（3） 減速：按下此鍵不抬起，則變頻器頻率將按一定速度減小,釋放后頻率停止減小。

（4） 停止：停止變頻器輸出，變頻器按一定速度減小輸岀頻率,直到速度變?yōu)?停止。

（5） 復(fù)位:復(fù)位變頻器到初始狀態(tài)。

（6） 曲線:按下此鍵可以查看電動(dòng)機(jī)定子電壓電流曲線。

（7） 設(shè)置:進(jìn)入P參數(shù)設(shè)定屏,進(jìn)行P參數(shù)設(shè)定。

（8） 操作界面:進(jìn)行變頻器的高壓分、合閘操作、外控選擇操作及指示,并且提供報(bào)警記錄（圖7）。

（9）警鈴開(kāi)關(guān)選擇：用于報(bào)警時(shí)警鈴的解除選擇。

4.3遠(yuǎn)控箱面板操作說(shuō)明

遠(yuǎn)控箱面板見(jiàn)圖8。

SB₉——變頻裝置運(yùn)行過(guò)程中緊急停車；

SB₁₀——備用；

SB₁₁——備用；

SB₁₂——變頻器故障情況下,復(fù)位按鈕；

SB₁₃——電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)按鈕；

SB₁₄——電動(dòng)機(jī)變頻停止按鈕；

SB₁₅——轉(zhuǎn)速上升按鈕，按下此按鈕不抬起, 則變頻器頻率將按一定速度增加，釋放后停止上升；

SB₁₆——轉(zhuǎn)速下降按鈕,按下此按鈕不抬起，則變頻器頻率將按一定速度減小，釋放后停止下降。

SB₁₇——四段調(diào)速按鈕；

SB₁₈——鈴聲解除按鈕；

SB₁₉——遠(yuǎn)控箱/DCS選擇開(kāi)關(guān)。

5結(jié)束語(yǔ)

進(jìn)行變頻調(diào)速改造后，由于采用軟啟動(dòng)、軟停運(yùn)方式，減少了對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪的磨損，大大延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命和維護(hù)周期，減少了維修費(fèi)用,提高了風(fēng)機(jī)的利用效率。系統(tǒng)采用過(guò)流、過(guò)壓、瞬時(shí)斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護(hù)，加強(qiáng)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。