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摘要：本文著重介紹國產多電平高壓變頻器在邯鄲鋼鐵集團一煉鋼廠的應用情況，對其節電情況進行對比。結果表明，冶金行業采用國產高壓變頻器對除塵風機進行調速節能，具有投資省，見效快等特點。
關鍵詞：多電平 高壓變頻器
Appilcation of High Voltage Large Power Inverters on
Remove-Dust Fans of Mix-Iron Boilers
Abstract: The application of multi-level high voltage inverter in Handan Steel Factory is showed in this paper, and the electricity power saving is presented too. The great Progress proved that the adoption of high voltage inverters to Remove-Dust Fans is effective and economical.
Key words: Multi-level High voltage inverters
邯鄲鋼鐵集團一煉鋼廠設置1#和2#兩個混鐵爐，每個混鐵爐設有一個兌鐵口和一個出鐵口，混鐵爐兌鐵或出鐵時，高溫的鐵水會同空氣發生劇烈的化學反應，產生大量的煙氣。一方面對現場操作的工人不利，另一方面也對環境造成了巨大的污染。為改善現場環境，降低污染，需要對混鐵爐的兌鐵、出鐵進行除塵改造。該除塵設施配置Y4-73№29.5F除塵風機一臺（配套電機功率800kw），混鐵爐除塵風機需要五種風量來適應混鐵爐兌出鐵工藝要求，為了提高風機的運行效率，節能降耗，必須對風機進行調速控制。東方工業環保有限公司負責該混鐵爐項目總承包，在以前的類似除塵項目中，多采用液力耦合器進行調速。近幾年隨著高壓變頻技術的進步，高壓變頻器的性價比有很大幅度的提升，液力耦合器逐漸失去優勢，最終無錫東方選購了北京利德華福電氣技術有限公司生產的Harsvert-A系列高壓變頻器對風機進行調速控制。混鐵爐除塵風機高壓變頻器于2003年4月份調試完畢投入運行，至今已穩定運行一年多。
一.除塵風機工藝要求
邯鄲鋼鐵集團一煉鋼1#和2#兩個混鐵爐，當混鐵爐既不兌鐵也不出鐵時不需要風量；當混鐵爐工作時，一個兌鐵口兌鐵需要風量35萬m3/h；一個出鐵口出鐵需要風量15萬m3/h；兩臺爐出鐵口同時出鐵需要風量30萬m3/h；當一臺混鐵爐的兌鐵口和出鐵口同時兌鐵出鐵時需要風量50萬m3/h。兩個混鐵爐兌鐵口不能同時打開，只能有一個兌鐵口打開，兩個混鐵爐出鐵口可以同時打開。
兌鐵：由一臺125t天車完成，鐵水罐分為70t和100t兩種規格，每罐兌鐵時間為4-6min；
出鐵：按三臺煉鋼轉爐同時生產20爐/班計算，單臺混鐵爐出鐵30罐/班，每天三班，每班八小時，單罐出鐵時間1-2min，兩次出鐵周期最短為8min，每班出鐵累計時間30-60min。
A到B為既不兌鐵也不出鐵時間；
B到D為一個出鐵口出鐵時間，其中B到C為風機升速時間；
D到F為兩個出鐵口出鐵時間，其中D到E為風機升速時間；
F到H為一個兌鐵口兌鐵時間，其中F到G為風機升速時間；
H到J為一個兌鐵口兌鐵、一個出鐵口出鐵時間，其中H到I為風機升速時間；風機升速時可以根據需要跨越任一升速點；
J點風機開始減速。
J到L為一個兌鐵口兌鐵、一個出鐵口出鐵轉換為一個兌鐵口兌鐵時間，其中J到K為風機減速時間；
L到N為一個兌鐵口兌鐵轉換為兩個出鐵口出鐵時間，其中L到M為風機減速時間；
N到P為兩個出鐵口出鐵轉換為一個出鐵口出鐵時間，其中N到O為風機減速時間；
P到R為一個出鐵口出鐵轉換為既不出鐵也不兌鐵時間，其中P到Q為風機減速時間；
Q到R為既不兌鐵也不出鐵時間。
二.調速要求
為簡化控制邏輯，現場直接根據出鐵口、兌鐵口的開關狀態來控制變頻器的轉速，變頻器預設5個速度點，根據現場所需風量不同自動調節電機轉速。
| 速度點 |
調速比例 |
風量 |
運行情況 |
| 1 |
20％ |
10m3/h |
既不兌鐵，也不出鐵 |
| 2 |
30％ |
15萬m3/h |
一個出鐵口出鐵 |
| 3 |
60％ |
30m3/h |
兩個出鐵口出鐵 |
| 4 |
70％ |
35m3/h |
一個兌鐵口兌鐵 |
| 5 |
100％ |
50m3/h |
兩臺混鐵爐一個兌鐵，一個出鐵 |
變頻器內置PLC和中文的人機界面給現場調試工作帶來很大便利，調試周期大大縮短。各種參數設置十分方便，根據現場煙氣的多少，可以及時調整各速度段點的風量，除塵改造后，現場條件大為改善。
三.節能計算
根據變頻器的運行記錄，統計風機在一天中各速度段的運行時間，得到如下運行數據：
各速度段變頻器的輸入功率為：
P1＝1.732×6×5.8×0.8=48.2kW
P2＝1.732×6×25.1×0.8=208.7kW
P3＝1.732×6×37.9×0.8=315.1kW
P4＝1.732×6×23.89×0.8=198.6kW
P5＝1.732×6×62.50×0.8=519.6kW
則使用變頻器后一天風機所消耗的電能為：
48.2×3+208.7×7+315.1×4+198.6×7+519.6×3＝4694.9 kW·h
電價按0.4元計算，整個系統按照一年運行300天計算，則一年的電費為：
4694.9×0.4×300＝56.3388萬元
如果不使用變頻器，電機始終工頻運行，則一年的電費為：
P＝1.732×6×76×0.8=631.8kW
631.8×24×300×0.4=182萬元
節約電費約為：125.7萬元
說明：以上計算僅為初步的理論計算，變頻器節能情況是根據試運行時的數據計算，與具體運行情況存在偏差。
四.應用高壓變頻調速系統產生的其他效果
改善了工藝。投入變頻器后除塵風機可以非常平滑穩定的調整風量，運行人員可以自如的調控，除塵風機運行參數得到了改善，提高了效率。
延長電機和風機的使用壽命。一般除塵風機均為離心式風機，啟動時間長，啟動電流大（約6～8倍額定電流），對電機和風機的機械沖擊力很大，嚴重影響其使用壽命。而采用變頻調速后，可以實現軟起動和軟制動，對電機幾乎不產生沖擊，可大大延長機械的使用壽命。
減少閥門機械和風機葉輪的磨損。安裝變頻調速后，風機經常工作在比原來定速時低150轉/分的轉速下運行，因此，大大減少了風機葉輪的磨損，減少了風機振動。延長風機的大修周期，節省檢修費用和時間。
便于實現除塵控制系統自動化。除塵系統的的風量經常需要根據工藝的要求變化，在過去用擋板調節時，存在執行機構的開度與流量的關系曲線的線形問題。往往由于執行機構的磨損量過大，閥門特性發生變化，出現非線形問題，致使調節過程失誤，自動控制系統無法正常工作。而變頻調速始終保持在線形高精度0.1～0.01HZ的范圍內工作，為實現除塵系統的自動化創造優越條件。
五.調試經驗總結：
1、 變頻器同現場設備的接口要主要抗干擾問題。變頻器受除塵系統的PLC控制，變頻器提供的4路模擬輸出2路進入控制柜上的儀表進行顯示，2路進入PLC中參與各項保護。現場調試時發現，進入儀表的信號顯示無誤，而進入除塵系統PLC的信號卻時有時無。現場測量PLC的模擬輸出信號，一切正常。后來將除塵系統PLC可靠接地后問題解決。
2、 主要干式變壓器的合閘涌流。HARSVERT-A系列高壓變頻器采用單元串聯多電平技術，前端設有一臺干式變壓器。在邯鋼項目中使用的干式變壓器為F級絕緣的環氧澆注變壓器，按變壓器的使用說明書，合閘涌流應在6倍以內。變頻器上級的高壓開關的速斷保護按照7倍整定，但給變頻器送電時有時正常，有時高壓開關的速斷保護動作造成無法正常送電。后來將速斷保護的定值由7倍增加到11倍，問題才得到解決。
六、結束語：
利德華福從1999年開始進入高壓變頻器領域，至今已有5個年頭了，目前近200臺的應用業績，也可算走出了國產高壓變頻器大規模應用的一小步。在冶金行業的應用達到30多臺，為冶金行業的節能環保做出了自己的貢獻。我們認為目前高壓變頻器正逐步取代液力耦合器的傳統應用領域，隨著高壓變頻器的大規模應用，性價比不斷提高，最終變頻器將會取代液力耦合器而成為電機調速的最佳選擇。
參考文獻：
1、《高壓變頻調速系統 HARSVERT-A系列技術手冊》
2、《HARSVERT-A高壓變頻器現場調試大綱》
3、《HARSVERT-A高壓變頻器邯鋼調試報告》
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