宋在剛

（山東鋼鐵萊蕪分公司特鋼事業部萊蕪271104）

【摘要】高壓變頻器具有調速范圍廣、調速精度高、系統可靠性高等優點，在轉爐一次除塵風機系統中得到了廣泛的應用。該文對高壓變頻器的組成、控制方式、性能及在轉爐一次除塵風機中的應用情況進行了闡述。

【關鍵詞】高壓變頻器；節能降耗；轉爐

1前言

煉鋼轉爐一次除塵風機是煙氣凈化除塵及煤氣回收的關鍵設備。轉爐吹煉過程中產生的煙氣經汽化冷卻煙道、溢流文氏管、可調喉口文氏管、重力除塵器、彎頭脫水器，再由一次風機牽引從三通閥、水封逆止閥進入煤氣柜實現煤氣回收。一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產造成巨大經濟損失，還威脅現場人員安全,所以轉爐一次除塵風機的正常運行顯得尤為重要。

2除塵風機的工藝要求

萊鋼銀前120t轉爐一次除塵采用的是半干法除塵工藝（EC+OG）,另有一套干法除塵器作為備用。OG法一次除塵風機采用的是變頻控制方式,除塵風機電動機型號為YB710-2,額定功率1600kW,額定電壓3000 V,額定電流366 A, cos?=0.89,額定轉速2985r/min。變頻器型號為ABB ACS1000,額定功率為1800kW,輸岀電壓0-3300V,輸岀電流0-417A, 輸出頻率0~50Hz。生產中風機控制分為兩個階段, 首先是加廢鋼→測溫取→樣岀渣→出鋼→濺渣→等待為風機低速階段,此時風機轉速為650r/min，頻率為11Hz。其次是降槍吹煉,轉爐熔池反應劇烈,此時為風機高速階段,轉速為2500r/min，頻率為42 Hz。

利用轉爐傾動的角度，來控制風機電動機自動升速和降速。當轉爐傾動角度在兌鐵位時開始起高速，升速時間為60s,轉速2500r/min,高速運行18min左右。當轉爐角度不在零位時，風機電動機自動降低轉速,降速時間為60 s,轉速650r/min,低速運行22min左右。同時利用轉爐零位對其給定點進行復位。

轉爐設置“手動/自動"切換功能,平時可根據生產情況實現手動高速運行，手動高速運行時頻率為48 Hz轉速為 2860 r/min。

3高壓變頻器在風機上的節能原理

根據流體力學原理，P（軸功率）=KQ（流量）x H （壓力），k為計算常數，流量Q與轉速N的一次方成正比，壓力H與轉速N的平方成正比，功率P與轉速N的立方成正比。采用變速調節時其效率幾乎不變, 流量隨轉速按一次方規律變化。而軸功率按三次方規律變化。當生產工藝要求調節風量即調節流量時,改變頻率調整轉速N,故有軸輸出功率P按立方比例關系改變即電動機的耗電功率與轉速近似成立方比的關系，本系統中高壓電動機額定功率為1600kW,額定轉速為2985r/min。若降低電動機運行頻率，轉速是原轉速的6/7時（即2560r/min時）,其消耗功率大約為1000kW,可節省電能37%；轉速是原轉速的4/5 （即2388 r/mm時），其消耗功率大約為820 kW，可節省電能48%;所以通過變頻調速可節省電能。

4高壓變頻器的組成及原理

風機電動機控制采用的是ABB ACS 1000型高壓變頻器，主要由變壓器柜、功率單元柜和控制柜3部分組成。變壓器柜內裝有干式移相變壓器，對輸入的3000 V高壓進行隔離、移相、整流后，輸出相互有相位差的低壓電，分別接到每一相的功率單元的輸入端。功率單元柜共有24個功率單元,分屬3相，每相8個功率單元串聯。功率單元實際為單相橋式變頻器，由輸入變壓器的副邊繞組供電，整流、濾波后，由IGBT以PWM方法進行控制，輸出可變頻、變壓的交流電。串聯疊加后輸出0~50 Hz,線電壓為0-3300V的三相交流電，以驅動交流電動機。控制柜內裝有一套主控制器，主控制器根據控制命令、給定信號、運行信息及應答信息進行運行控制，同時進行狀態分析、故障診斷等運算，檢測出故障后按故障性質進行故障處理,如封鎖系統、高壓跳閘等，并給出相應故障信號。

5高壓變頻器的控制方式

（1） 本地控制：變頻器的本地操作是通過控制柜柜門上的觸摸屏來實現的，觸摸屏是高壓變頻器標準配置的人機界面（簡稱HMI）。在HMI上可以完成變頻器的所有操作，如狀態監控、參數設置、趨勢曲線、狀態預警、運行日志等。

（2） 遠程控制：高壓變頻器的遠程控制是通過開關量和模擬量來實現的。PLC輸岀啟動、停止開關量信號到I/O接口板，數字量輸入變頻器主控制器，根據接收到的信號控制變頻器做出相應的動作。PLC輸出的4~20mA信號輸送到I/O接口板的模擬量輸岀，轉換成速度信號后，控制電動機的轉速。

6變頻器的優勢

（1） 改善了除塵工藝和除塵效果:變頻器可以平滑地調整一次除塵風機的風量，除塵風機的參數得到改變，提高了運行效率。變頻調速裝置運行安全可靠,減少了維修時間和維修次數,提高了轉爐產量。

（2） 變頻軟啟動實現節能：由于除塵風機是離心式風機，如果采用工頻控制.在開始啟動時，需要很長的時間，同時電流也非常大，這樣容易損壞電動機及控制系統，而且對電網容量要求高，不僅是對電能的浪費.還縮短電動機的使用壽命。而使用變頻器，通過改變電源的工作頻率，實現對電動機的無級調速，利用變頻器的軟啟動功能使啟動電流從零開始逐漸達到正常運行值，實現電動機平穩啟動，從而降低啟動電流對供電系統的影響，系統電網功率因數由0.89提升到0.96以上，實現了電網節能。

（3） 減少了閥門機械和風機葉輪的磨損:變頻器可以使風機比原來額定轉速低450~2300r/min, 大大減少了風機葉輪的磨損，減少了風機震動。延長了風機的大修周期，節省了檢修費用和時間。

7結語

高壓變頻器在萊鋼轉爐一次除塵系統投入運行以來，運行穩定可靠，基本不需要維護，既滿足煤氣回收的要求，又使爐前除塵效果有明顯改善, 并且系統電網功率因數由0.89提升至0.96以上，實現了電網節能，既降低了電費又降低了設備維護費用。下一步將繼續推廣這一技術，在鐵水預處理風機上實施高壓變頻器改造。

參考文獻

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