高壓變頻器在高爐爐前除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用探究

滕澤民

（河鋼集團(tuán)承鋼公司自動(dòng)化中心，河北 承德 067001）

高爐在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，為了解決這一問題，我國明確規(guī)定需要對高爐展開除塵處理，因此高爐爐前除塵風(fēng)機(jī)得到了應(yīng)用。高爐爐前除塵風(fēng)機(jī)屬于間歇性的工作狀態(tài)，只在高爐出鐵時(shí)高頻運(yùn)行，其他時(shí)低頻運(yùn)行，平均使用率在60%左右。本文將研究高壓變頻器在高爐爐前除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用，進(jìn)一步降低除塵風(fēng)機(jī)的能耗量。

1 高壓變頻器運(yùn)行原理

高壓變頻器在實(shí)際運(yùn)行的過程中，需要對高壓電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，目前主要使用串聯(lián)多電平技術(shù)。高壓變頻器由移向變壓器、功率模塊以及控制模塊三部分組成，能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場中的高壓控制柜、旁路柜以及計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集和控制，由于高壓變頻器中存在諧波抑制裝置以及多脈沖整流技術(shù)等，因此高壓變頻器在實(shí)際運(yùn)行中能夠達(dá)到我國IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)和GB/T14549-93標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。高壓變頻器中利用多個(gè)功率單元輸出波形，因此能夠得到多電平高壓，降低輸出電壓諧波和共模電壓，以上過程不需要安裝任何濾波裝置就能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還能保證電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性和安全性[1]。

高壓變頻器內(nèi)部采用模塊化的設(shè)計(jì)方式，能夠隨時(shí)進(jìn)行移動(dòng)和更換，其中所有單元可以相互交換組合。其在實(shí)際應(yīng)用中，還能夠?qū)卧写嬖诘脑O(shè)備故障顯示出來，幫助管理人員對故障展開及時(shí)處理。高壓變頻器在運(yùn)行狀態(tài)下，如果其內(nèi)部的一個(gè)單元模塊發(fā)生故障，則該故障單元會(huì)自動(dòng)退出整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)，保證高壓變頻器的運(yùn)行穩(wěn)定性。通常，高壓變頻器頻率調(diào)節(jié)范圍在0～50赫茲之間，在該范圍中，電機(jī)能夠正常運(yùn)行。高壓變頻器并不會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，在其調(diào)速范圍內(nèi)，變頻系統(tǒng)的輸入因數(shù)功率在0.95以上，高變壓器在負(fù)荷86%～100%之間時(shí)，高壓變頻器的實(shí)際運(yùn)行效率在95%以上，由此可以看出高壓變頻器在電機(jī)運(yùn)行的重要性。

2 高壓變頻器控制系統(tǒng)應(yīng)用

將高壓變頻器控制系統(tǒng)應(yīng)用在除塵風(fēng)機(jī)中，能夠?qū)崟r(shí)顯示除塵風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對其運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理人員只需要通過控制系統(tǒng)，就能夠隨時(shí)了解除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況。另外，高壓變頻器的控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制功能，管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程起停、急停以及復(fù)位等工作，不僅能夠保證操作的準(zhǔn)確性，還能夠節(jié)省大量的實(shí)際操作時(shí)間。

目前除塵風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中分為兩種方式，分別為手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行，在應(yīng)用高壓變頻器控制系統(tǒng)時(shí)，除塵風(fēng)機(jī)為自動(dòng)運(yùn)行，在高壓變頻器控制系統(tǒng)發(fā)生異常，或者是停止使用的情況下，除塵風(fēng)機(jī)處于手動(dòng)運(yùn)行中。實(shí)際控制現(xiàn)場，以遠(yuǎn)程操作的控制方式為主[2]。

在高壓變頻器控制系統(tǒng)I/O卡件配置的過程中，需要根據(jù)主設(shè)備控制系統(tǒng)的通訊情況展開調(diào)整，該控制系統(tǒng)能夠?qū)Ω邏鹤冾l器內(nèi)所有信號展開控制，并完成連鎖、邏輯控制以及故障診斷等工作，因此在施工現(xiàn)場需要設(shè)置就地操作箱，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)操作與PLC控制系統(tǒng)操作之間相互獨(dú)立，即使PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則現(xiàn)場工作人員還能利用手動(dòng)操作的方式完成控制工作[3]。

3 高壓變頻器操作功能應(yīng)用

在高壓變頻器操作中，根據(jù)實(shí)際需求，在其中加入了畫面操作功能，操作人員根據(jù)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)畫面以及用戶組態(tài)畫面的實(shí)際情況，將其中存在的變頻信息相互整合分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)督和管理。

在該過程中，操作人員需要完成以下功能應(yīng)用。在除塵機(jī)的主控部位，操作控制除塵風(fēng)機(jī)，其中存在啟動(dòng)、停止、頻率給定、頻率指示以及電流顯示等功能，操作人員根據(jù)實(shí)際情況給予相應(yīng)的操作。其在自動(dòng)運(yùn)行的過程中，風(fēng)壓信號需要在4ma～20ma之間，利用PID設(shè)備設(shè)定對應(yīng)的壓力信號，并將壓力信號傳輸?shù)阶冾l器中，完成閉環(huán)控制。而在手動(dòng)操作中，操作人員需要在控制后臺(tái)，對高壓變頻器的輸出頻率進(jìn)行調(diào)整，保證除塵風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行[4]。

高壓變頻器與PLC接口相互聯(lián)系，主要采用以下幾種信號接口，高壓變頻器遠(yuǎn)程控制、復(fù)位、速度給定開關(guān)（4ma～20ma），變頻運(yùn)行開關(guān)以及變頻故障開關(guān)等，高壓變頻器運(yùn)行頻率中的模擬量為4ma～20ma的電流信號，通過以上幾種接口，實(shí)現(xiàn)對除塵風(fēng)機(jī)的有效控制。

4 應(yīng)用效果對比

對高壓變頻器在除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用效果展開研究，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，第一，出鐵速度，承鋼公司2500m3高爐有四個(gè)出鐵口，其標(biāo)準(zhǔn)出鐵時(shí)間為100min，根據(jù)出鐵速度，單出鐵口的正常出鐵時(shí)間為90min，這也就說明，一個(gè)單出鐵口還沒有完成出鐵，另一個(gè)出鐵口就開始出鐵，二者之間存在的時(shí)間差為10min左右。整個(gè)出鐵口連續(xù)出鐵，因此連續(xù)產(chǎn)生煙塵。針對這一情況，應(yīng)用高壓變頻器之后，根據(jù)出鐵速度，對除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)展開調(diào)節(jié)，例如，在雙鐵口出鐵時(shí)，除塵風(fēng)機(jī)高頻90%運(yùn)行，在單鐵口出鐵時(shí)，除塵風(fēng)機(jī)低頻40%運(yùn)行。

第二，除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗量，在應(yīng)用高壓變頻器之前，根據(jù)上文數(shù)據(jù)能夠得出，除塵風(fēng)機(jī)的消耗功率為額定功率左右，而在應(yīng)用高壓變頻器之后，電機(jī)平均消耗功率不到額定的50%。通過以上數(shù)據(jù)分析能夠看出，在應(yīng)用高壓變頻器之后，除塵風(fēng)機(jī)的消耗功率大大降低，高壓變頻器起到了一定的節(jié)能效果。由此可以看出，將高壓變頻器應(yīng)用在除塵風(fēng)機(jī)中，不僅能夠保證除塵風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，還能夠降低運(yùn)行中的能源損耗量，提升其實(shí)際運(yùn)行效率，不斷促進(jìn)我國鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)向著節(jié)能高效的方向發(fā)展。

5 結(jié)語

通過以上分析能夠看出，高壓變頻器的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)能源節(jié)約，本文從高壓變頻器運(yùn)行原理、控制系統(tǒng)應(yīng)用、變頻操作功能應(yīng)用以及應(yīng)用效果對比四方面內(nèi)容進(jìn)行研究，提升了高頻變壓器在高爐爐前除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用效率，同時(shí)降低除塵風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中的能源損耗量，促進(jìn)我國鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。