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高压变频器在转炉炼钢除尘风机上的应用

作者:佚名  来源:龙8娱乐_龙8娱乐国际_龙8娱乐场    日期:2014-4-18  浏览:

摘要:本文分析了高压变频器在转炉炼钢除尘风机中的应用。实践证明,高压变频器对降低除尘风机的用电率、减少起动电流、提高功率因数、改进转炉炼钢工艺水平、提高自动化水平有很好的应用前景。

关键词:变频调速;高压变频技术;转炉;除尘风机

一、工程前期情况描述

大冶华鑫炼钢厂原有30T氧气顶吹转炉2座,采用“三吹三”方式,转炉吹炼过程中,炉口会排出大量棕红色的烟气,烟气温度高、含有易燃气体和金属颗粒,按照我国1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》(GB162971996),对烟气必须冷却、净化,达标后排放。若电机采用工频运行,通过调节风门的出口挡板调节风量来满足生产工艺要求,大量电能白白浪费在阀门上;若采用液力耦合器调速,则存在以下缺点:
(1)
调速范围窄,转速不稳定;
(2)
电机的效率低,损耗大;
(3)
液力耦合器经常出现故障,不能满足连续生产的需要;
(4)
调节精度低,响应慢。

吹炼工艺周期
  AB为兑铁加废钢时间,约1分钟。

  BC为风机升速时间,暂定1分钟,可以调节。
  CD为吹氧时间,约14分钟。
  D点风机开始减速,暂定2分钟,可以调节。
  DE为倒炉测温取样时间,约2分钟。
  EF为出钢时间,约2分钟。
  FG为溅渣时间,约2分钟。
  长期以来,不论转炉处于哪一个运行阶段,产生的粉尘大小均使除尘风机全速运行,挡板几乎不进行任何调节,造成大量的电能浪费。随着市场竞争的不断加剧,节能降耗、提高生产效率成为企业发展提高竞争力的有效手段之一。
  在九十年代后期,随着电力电子技术、微电子技术、光电子技术的不断发展和矢量控制技术的不断完善,其中各种拓扑结构的高压变频器相继在应用市场上出现,尤其在最近几年,在技术和应用领域上得到不断的进步和拓展,其中,多重化完美无谐波矢量控制高压变频器以其功率因数高、无谐波(输入谐波小,对供电电网无污染;输出谐波小,电机附加发热和转矩脉动小)可*性高而受到越来越多的用户欢迎,现已广泛应用于电力、冶金、化工、建材等领域。


二、系统技术方案设计

   
通过对冶炼工艺的分析:转炉在炼钢过程的不同阶段对除尘风量的大小有明显的不同,以吹氧冶炼为最大,其他除尘为最低。通过对转炉炼钢过程的分析,除尘风机的控制设计于下方案。整个吹炼工艺周期约24分钟,其中高速时间(CD14分钟。为了控制简单起见,可使除尘风机运行在两种状态,高速和低速,高速定为45Hz,可以调节;低速定为20Hz,可以调节。可考虑在下氧枪时给出一对接点使高压变频器加速进入高速运行,提氧枪时控制接点断开,变频器减速进入低速运行。


2
1 设备参数:

风机参数

风机型号:D700-13

额定风量:42000m3 /h

额定风压:25490Pa

转速:2965rpm

轴功率:400Kw

电机参数

电动机型号:JK134-2

额定电压::10000V

额定功率:  440KW

额定电流:30A

额定转速:2980r/m

变频器技术指标

型号:SH-HVF-Y10K/450

额定容量:600kVA

输入电压:10000V

输出电压:0~10000V

输出频率:0~50Hz

22 系统电气构成
  根据现场生产工艺情况,选用龙8娱乐_龙8娱乐国际_龙8娱乐场研究开发生产的高压变频器作为主件,该变频调速系统具有谐波含量小,功率因数高、模块化结构、可*性高等特点。除尘风机电气系统的主接线结构图如图1所示。10kV电源通过母线段网侧高压开关DL接入系统,采用多重化移相干式隔离变压器进行电源侧电气隔离,以减小对电网的谐波污染;变压器输出经功率柜逆变输出后直接驱动三相异步电动机,实现除尘风量的控制。为保证整个除尘风机系统可*性,系统设计中我们还采用工频旁路。当系统变频运行时,断开隔离开关QS3,合隔离开关QS1QS2QS2QS3之间还设计了机械互锁,在变频器运行时绝对保证QS3不可以误合闸。在变频运行时,由远程PLC起停变频器;当变频器出现故障时,系统切换至原工频运行方式;断开隔离开关QS1QS2;合隔离开关QS3。由原除尘系统启动风机,入口挡板控制风量。

                        1  系统接线图

                        2    工艺流程图

三、改造效果

从运行情况看,该高压变频调速装置,运行可*,节电效果明显,达到了预期效果。经过工频和变频运行对比,测量和统计的炼钢转炉除风机改造后各项技术指标如下表

      项目

     

    

启动时最大电流(

160 

40

日平均用电量 (kWh

7700 

4074

 平均功率    kW

323

152

加速时间      (s)

 

1 4

高速时风机出口负压(Pa )

1500017000 

1500017000

(1)节电效果明显。改造前,该风机每天平均电耗为7700kW·h,而现在仅为3653kWh左右,平均每天节电4047kWh,节电率达57%,年节电效益为73万元。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          (2)系统实现自动控制,操作简单。系统利用转炉炼钢过程中氧枪的工作信号作为风机高、低速运行的控制信号,实现了风机的高、低速自动控制,系统也可根据工作需要进行人工操作,且操作方便。                                                                                                           (3)系统安全可*。具有较强的自我保护能力和故障自诊断能力,有过流保护、过电压保护、欠电压保护、高压电源缺相、接地等保护功能。

(4)设备运行可*,维护费用低。由于采用变频调速控制,其装置具备软起动、软停止的功能,故在启动时对电网及设备没有冲击,因此延长了电机及风机的使用寿命。由于电机的平均转速大大降低,轴承的温度大大降低,其寿命也大大延长,提高了整个系统的可*性,减少了因频繁更换轴承影响转炉正常生产。

5)单台项目总体投资为98万元,16个月即可收回投资。设备使用年限长达10年,投资收益高达600余万元。

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