空—水冷卻系統(tǒng)在燒結(jié)廠的應(yīng)用

摘 要：近年來鋼鐵行業(yè)的競爭愈發(fā)激烈，迫于節(jié)能降本，高壓變頻器在大型風機、大型水泵等設(shè)備上應(yīng)用越來越多。隨著高壓變頻器的推廣，高壓變頻器短路、爆炸等事故也不斷增加。尤其在燒結(jié)廠環(huán)境差、灰塵多、溫度高的生產(chǎn)場所，如何維護，如何改善高壓變頻設(shè)備運行環(huán)境成為高壓變頻器運行是否穩(wěn)定的重要因素。經(jīng)過實踐證明，空-水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用效率高、節(jié)能且環(huán)保，符合燒結(jié)廠環(huán)境使用要求。

關(guān)鍵詞：空-水冷卻系統(tǒng)；燒結(jié)；高壓；變頻器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.014

隨著高壓變頻器技術(shù)的應(yīng)用與推廣，其優(yōu)點也逐漸顯現(xiàn)?，F(xiàn)在日照鋼鐵燒結(jié)廠已有多處應(yīng)用，2*360燒結(jié)機余熱發(fā)電1#循環(huán)風機、2#循環(huán)風機、600平米燒結(jié)1-4#四臺主抽風機、4臺環(huán)冷機冷卻風機均采用了高壓變頻器，但由于燒結(jié)廠的運行環(huán)境較差，加上變頻器功率大、產(chǎn)生熱量多，冷卻方式不能滿足使用條件，導致高壓變頻器故障頻發(fā)。600平米環(huán)冷風機原來采用兩臺10P的空調(diào)進行降溫，由于熱量大，環(huán)境差，空調(diào)不堪重負，使變頻器運行也得不到可靠保障，導致變頻器兩年內(nèi)發(fā)生多起故障，而影響燒結(jié)系統(tǒng)正常生產(chǎn)；2*360燒結(jié)機余熱發(fā)電1#循環(huán)風機、2#循環(huán)風機使用空-水冷卻系統(tǒng)現(xiàn)已運行4年，設(shè)備運行穩(wěn)定，平時只需進行簡單的清灰，至今變頻器未發(fā)生過一次故障。

1 高壓變頻器應(yīng)用優(yōu)點

（1）高壓變頻器使用的主要優(yōu)點是省電、節(jié)能。高壓電機在啟動過程中電流是正常運行電流的4至10倍，電能損耗極大，使用變頻器啟動避免了大電流能耗；其次，燒結(jié)機生產(chǎn)時根據(jù)工藝的要求需不斷調(diào)整風門以改變風量的大小，控制煙道負壓，當風門開度較低時，電機一直運行在工頻電壓下，造成電能的浪費，導致提高了燒結(jié)礦成本。

（2）使用變頻器啟動，對電機和風機都起到很好的保護作用。電機啟動時，啟動電流大，約4～10倍額定電流，對電機絕緣造成損傷，對風機造成機械傷害，嚴重影響電機及風機壽命。而增加變頻器后，可以實現(xiàn)平滑起動，不產(chǎn)生大的沖擊力，從而延長設(shè)備使用壽命。

（3）在電機啟動時，不會對電網(wǎng)造成沖擊。使用變頻器電機實現(xiàn)了軟啟動，電機電流緩慢升高，電網(wǎng)電壓不會由于大電機的啟動造成波動，保護了電網(wǎng)的平穩(wěn)運行和供電質(zhì)量。

（4）提高功率因數(shù)。電壓源型變頻器功率因數(shù)可達0.96，采用變頻調(diào)速啟動系統(tǒng)后，不需無功補償裝置就能滿足電網(wǎng)要求，提高了電網(wǎng)功率因數(shù)。

（5）對高壓電機的保護完善并提供故障自診斷功能。變頻器對電機的保護比較完善可靠，發(fā)生接地故障、過負荷故障、短路故障、低電壓故障等其它故障時均能得到可靠保護。

2 空-水冷卻系統(tǒng)工作原理

（1）其主要工作原理是：利用高壓電機上配置的空水冷卻器類似的原理，巧妙地移植到高壓變頻器上。在變頻器室墻上安裝冷凝器（空-水換熱裝置），冷凝器內(nèi)通過循環(huán)水給高壓變頻器產(chǎn)生的熱空氣進行冷卻；冷水流入冷凝器，通過空冷器進行熱交換后的熱水流至冷卻塔進行降溫，然后再流入冷凝器形成水循環(huán)。高壓變頻器產(chǎn)生的熱氣，匯聚于變頻器柜上方，通過內(nèi)部裝有風機的風道將熱風引到空冷器進行冷卻，冷卻后的冷空氣吹向高壓變頻器的進氣口，完成變頻器的內(nèi)部風循環(huán)。保證循環(huán)水的冷水溫度在低于33℃時，即可使高壓變頻器室內(nèi)的環(huán)境溫度保持在40℃以下。

（2）同時，由于變頻器室完全封閉，室內(nèi)環(huán)境與室外隔離，保持室內(nèi)不進入灰塵，對變頻器設(shè)備運行保持良好環(huán)境，衛(wèi)生易打掃，設(shè)備故障率大大降低，設(shè)備維護量從而減??；變頻器空氣循環(huán)與冷卻水循環(huán)兩系統(tǒng)完全隔離，解除了漏水造成設(shè)備短路，放炮等風險，使用安全可靠性高。空-水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1：

3 空-水冷卻系統(tǒng)具有以下幾個方面的特點

（1）三、空-水冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。可提前制作配套風道組件，集中制作，現(xiàn)場組裝，在變頻器柜上方將風道直接引至室外，結(jié)構(gòu)緊湊，方便組裝。（2）設(shè)備維護成本較低，一次性投資后，可免維護運行，與同等風量的空調(diào)相比，成本低至一半以下。（3）當循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可采用通風降溫，運行方式易切換，不影響設(shè)備運行。（4）初始投資較低，節(jié)約成本。冷卻電耗指標遠遠低于空調(diào)冷卻，避免了電能消耗。（5）延長了高壓變頻器的使用壽命。可靠的運行環(huán)境，低溫、少塵對電氣系統(tǒng)運行提供了可靠保障，大大的降低了變頻器故障，節(jié)約了維修成本及人力成本。（6）空冷器設(shè)備本身故障率低、運行可靠；一旦冷卻系統(tǒng)故障，可關(guān)通過閥門控制，將變頻器產(chǎn)生的熱風直接排到變頻器室外，吸進冷空氣實現(xiàn)開放式循環(huán)降溫，從而大大提高了變頻器安全和可靠性。

4 設(shè)備維護經(jīng)驗

使用空調(diào)降溫的高壓變頻器室，空調(diào)負荷較大，維護量大，空調(diào)一旦出現(xiàn)故障，變頻器室內(nèi)溫度升高，變頻器電子元件運行變得不穩(wěn)定，誤報故障停機偶爾發(fā)生，2*360燒結(jié)機余熱發(fā)電1#循環(huán)風機、2#循環(huán)風機使用空-水冷卻系統(tǒng)，在最初改造后存在一些問題需大家注意，（1）循環(huán)用的冷卻水溫度要低，不然達不到預想的效果，本設(shè)備使用的是新水，在余熱補水前先經(jīng)過空-水冷卻系統(tǒng)的冷凝器，此運行方式是前提有用新水的設(shè)備；否則對冷卻塔的要求較高。（2）需定期清洗濾網(wǎng)，否則影響風量。（3）配電室要封堵嚴密，讓設(shè)備運行在密閉的環(huán)境中，必要時安裝雙層門窗，對穿墻空洞用密封膠密封好，這樣高壓變頻器兩三個月清掃一次，幾乎可以免維護運行。

5 結(jié)束語

綜上所述，要在鋼鐵企業(yè)“寒冬”的嚴峻形勢中取得競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)在有限的經(jīng)濟效益中持續(xù)發(fā)展，必須不斷的探索、改進設(shè)備，降低運行成本，高壓變頻器在初始投資是費用較高，但在長期受益上來講是值得的；而空-水冷卻系統(tǒng)作為輔助設(shè)備起到了關(guān)鍵作用，在冶金企業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍。

參考文獻：

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作者簡介：王占輝（1980-），河北石家莊人，專科，電氣工程師，助理工程師，研究方向：電氣及自動化。