萊鋼400 m2燒結(jié)機(jī)1#主抽風(fēng)機(jī)高壓變頻技術(shù)改造

張進(jìn)坤，李京業(yè)，蘇潤寧

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

節(jié)能減排

萊鋼400 m2燒結(jié)機(jī)1#主抽風(fēng)機(jī)高壓變頻技術(shù)改造

張進(jìn)坤，李京業(yè)，蘇潤寧

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

萊鋼400 m2燒結(jié)機(jī)1#主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)采用AMB-HVI高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造，主回路采用一拖一變頻器，采用風(fēng)水冷系統(tǒng)裝置，高壓變頻系統(tǒng)完全獨(dú)立。技術(shù)改造后，降低了設(shè)備負(fù)載和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，延長電機(jī)、風(fēng)機(jī)等備件使用壽命，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，每月可節(jié)省電費(fèi)76.893萬元。

燒結(jié)機(jī)；主抽風(fēng)機(jī)；高壓變頻器；節(jié)能降耗

1 前言

萊鋼400 m2燒結(jié)機(jī)擁有2臺(tái)進(jìn)口流量24 000 m3/min的雙吸雙支撐離心式主抽風(fēng)機(jī)，分別配備10 kV功率為8 700 kW無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)。原設(shè)計(jì)1套4 100 kW的ABB高壓變頻器[1-2]，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，啟動(dòng)后切換到工頻運(yùn)行。由于主抽風(fēng)機(jī)電耗占整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)總電耗的一半以上，每天2臺(tái)風(fēng)機(jī)電耗近30萬kW·h。燒結(jié)生產(chǎn)工藝中要求，通過調(diào)節(jié)主抽風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)燒結(jié)終點(diǎn)溫度的控制，而風(fēng)量調(diào)節(jié)僅僅依靠調(diào)節(jié)風(fēng)門開度實(shí)現(xiàn)[3]，主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度長時(shí)間處在25%～90%的范圍內(nèi)，大量電能浪費(fèi)在風(fēng)門擋板上。為此，通過變頻調(diào)速取代風(fēng)門調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的低耗運(yùn)行[4]。

2 高壓變頻器的工作原理

AMB-HVI高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)基本包括旁路柜，變壓器柜[5]，模塊柜，控制柜等。AMBHVI系列高壓變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，主電路開關(guān)元件為IGBT。由于IGBT耐壓所限，無法直接逆變輸出6、10 kV，且因開關(guān)頻率高、均壓難度大等技術(shù)難題無法完成直接串聯(lián)。AMB-HVI變頻器采用功率單元串聯(lián)，疊波升壓，充分利用通用變頻器的成熟技術(shù)，因而具有很高的可靠性?？刂葡到y(tǒng)由主控板、信號(hào)板、PLC和工控機(jī)組成，各部分之間的接線結(jié)構(gòu)見圖1。

3 技術(shù)改造

2012年5月，通過BOO模式由深圳安邦信電氣有限公司承擔(dān)，采用AMB-HVI高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)1#主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速節(jié)能改造。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 主回路采用一拖一變頻器

2臺(tái)高壓變頻器均采用一拖一方式運(yùn)行，選用10 kV安邦信高壓變頻器，同時(shí)配備工頻旁路系統(tǒng)。如果電機(jī)需要工頻啟動(dòng)時(shí)，仍可采用工頻啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)。

高壓變頻器所配置6個(gè)真空接觸器，均為手動(dòng)操作方式控制，如圖2所示。QF1為上級(jí)1段母線用戶高壓開關(guān)柜真空斷路器；QF2為上級(jí)2段母線用戶高壓開關(guān)柜真空斷路器，KM1～KM6為真空接觸器，KM1、KM2控制1#同步電機(jī)變頻運(yùn)行，KM4、KM5控制2#同步電機(jī)變頻運(yùn)行；KM3控制1#同步電機(jī)工頻運(yùn)行，KM6控制2#同步電機(jī)工頻運(yùn)行，1#同步電機(jī)變頻系統(tǒng)真空接觸器KM2、KM3須機(jī)械互鎖，2#同步電機(jī)變頻系統(tǒng)KM5、KM6須機(jī)械互鎖。

圖2 一拖一變頻器主回路

高壓變頻器出現(xiàn)問題后，停機(jī)狀態(tài)下可以隨時(shí)手動(dòng)切換到工頻狀態(tài)。工、變頻狀態(tài)相互切換必須要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，不能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

3.2 采用風(fēng)水冷系統(tǒng)裝置

室內(nèi)空氣進(jìn)入變頻器，流經(jīng)需要冷卻的電氣模塊，通過柜頂風(fēng)機(jī)排出，經(jīng)過風(fēng)管在軸流風(fēng)機(jī)的送風(fēng)作用下吹到換熱器上，換熱器的銅管中流入對(duì)銅管沒有腐蝕作用的溫度低于33℃冷水，熱風(fēng)經(jīng)過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，其熱量被循環(huán)冷卻水帶走，變成冷風(fēng)從散熱片吹出，經(jīng)過風(fēng)管送到安裝變頻器的封閉室內(nèi)，保證變頻器安裝空間內(nèi)的環(huán)境溫度不高于40℃，以確保進(jìn)入變頻器柜的空氣溫度不高于38℃。

3.3 高壓變頻系統(tǒng)完全獨(dú)立

新上高壓變頻系統(tǒng)與現(xiàn)有的ABB控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最小的交叉，互不影響，切換安全方便，高壓主回路、勵(lì)磁系統(tǒng)完全獨(dú)立，至定子繞組和勵(lì)磁繞組的結(jié)合點(diǎn)與原系統(tǒng)（ABB）通過開關(guān)完成切換；現(xiàn)場檢測信號(hào)不單獨(dú)敷設(shè)電纜采集，而是通過ABB系統(tǒng)通訊到新上變頻器直接應(yīng)用，個(gè)別關(guān)鍵信號(hào)如稀油壓力信號(hào)等要單獨(dú)敷線至變頻器，與通訊信號(hào)共同作用，確?？煽啃?；原有的檢測報(bào)警、跳閘功能全部保留，新增系統(tǒng)檢測報(bào)警、跳閘功能。

41 #風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)特點(diǎn)

1）變頻器的平均無故障運(yùn)行時(shí)間＞5 000 h；風(fēng)冷系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間大于變頻器的平均無故障運(yùn)行時(shí)間。

2）輸入諧波含量小。AMB-HVI系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在電源側(cè)采用移相多重化整流技術(shù)，電網(wǎng)側(cè)諧波污染小，功率因數(shù)高，對(duì)同一電網(wǎng)上其它電氣設(shè)備不產(chǎn)生諧波干擾。

3）輸出諧波低。AMB-HVI系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出側(cè)采用移相多重化的脈寬調(diào)制技術(shù)，輸出諧波非常小，無需輸出濾波裝置即可適配各種電機(jī)。由于輸出電壓失真度低，波形正弦度好，電機(jī)運(yùn)行噪音低，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，發(fā)熱量低。

4）電壓適應(yīng)能力強(qiáng)。輸入電壓適應(yīng)性強(qiáng)，輸入電壓波動(dòng)±15%正常工作，輸入電源頻率在（50± 3%）Hz時(shí)正常運(yùn)行，輸入電壓瞬時(shí)掉電200 ms內(nèi)保證裝置正常運(yùn)行，重新上電可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速跟蹤起動(dòng)，同時(shí)具有AVR(自動(dòng)電壓調(diào)節(jié))功能，能夠根據(jù)母線電壓的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓。

5）軟啟動(dòng)、無沖擊電流。AMB-HVI系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)內(nèi)部設(shè)有加速過流限速功能，抑制電機(jī)啟動(dòng)的沖擊電流，保證電機(jī)的安全運(yùn)行，延長其使用壽命。

5 結(jié)語

2013年8月20日1#主抽風(fēng)機(jī)完成變頻改造并投入運(yùn)行，而2#主抽風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行。2014年4月1#、2#主抽風(fēng)機(jī)日電量統(tǒng)計(jì)對(duì)比：1#主抽風(fēng)機(jī)高壓變頻狀態(tài)下運(yùn)行耗電量282.03萬kW·h，2#主抽風(fēng)機(jī)工頻狀態(tài)下運(yùn)行耗電量388.52萬kW·h，因此，1#主抽風(fēng)機(jī)月節(jié)電106.492萬kW·h，按2014年結(jié)算電價(jià)均值0.722元計(jì)算，1#主抽風(fēng)機(jī)每月可節(jié)省電費(fèi)76.893萬元。

1#主抽風(fēng)機(jī)通過變頻改造后，降低了設(shè)備負(fù)載和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，延長電機(jī)、風(fēng)機(jī)等備件使用壽命，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，消除了閥門因節(jié)流而產(chǎn)生的噪音。

[1]張石，劉曉志.電工技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]龔仲華.交流伺服與變頻器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]杜霞，國桂榮.淺談燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的優(yōu)越性[J].燒結(jié)球團(tuán)，2013，38（6）：21-23

[4]梁麗萍，童明勝.國產(chǎn)變頻器在除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].山東冶金，2007，29（6）：12-14.

[5]楊河清，葉正文.高壓變頻技術(shù)在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].山東冶金，2012，34（1）：27-30.

Transformation of 1#Main Fan High Voltage Inverter of the 400 m2Sinter Machine in Laiwu Steel

ZHANG Jinkun,LI Jingye,SU Running
（The Ironmaking Plant of Yinshan Section Steel,Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

The energy saving transformation on No.1 main fan motor for the 400 m2sinter machine in Laiwu Steel was taken by adopting AMB-HVI high voltage frequency inverter VVVF control system.One inverter and air-water cooling system device were applied in the main circuit,and high voltage frequency conversion system is completely independent.After technological transformation,the load and running speed of the device can be reduced,the service life of the motor and the wind turbine can be prolonged,maintenance costs and the 768 930 Yuan of monthly electricity fee for No.1 main fan can be saved.

sintering machine;main exhaust fan;high voltage inverter;energy saving and reducing consumption

TP273

B

1004-4620（2015）04-0050-02

2015-06-08

張進(jìn)坤，男，1982年生，2007年畢業(yè)于山東理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)?，F(xiàn)為萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司煉鐵廠燒結(jié)二車間工程師，從事設(shè)備管理工作。