高压变频器在新疆天瑞连铸管业的应用
发布时间：2019-07-12 09:41:28来源：
摘要：本文介绍了高压变频器在新疆天瑞连铸管业有限公司炼钢转炉除尘风机的应用，说明了变频器在改善生产工艺，平滑软启动，调速节能、提高自动化水平等方面的优势。
Abstract:: This paper introduces the application of the high voltage inverter in Xinjiang Tianrui continuous casting tube industry limited company steel-making converter dust removal fan,Explain the the advantages of the inverter in the improvement of production technology, smooth soft start, speed control, to improve the level of automation and other aspects
关键词： 高压变频器 转炉除尘风机 节能
Key words： High voltage inverter Dedusting fan of converter Energy saving
1、概述：
新疆天瑞连铸管业有限公司成立于2009年，是吐鲁番市政府及大河沿镇政府招商引资来的民营企业。公司地处吐鲁番市经济开发园区，北邻火车站2公里，南行14公里为吐---乌高速公路，地理位置优越，交通便利。 在国家西部大开发战略的历史机遇中，公司投资建设合金钢坯、合金钢管项目，此项目共分两期，总投资8.5亿元，其中一期投资2.5亿元，预计将在2011年8月份投入运行试生产。
本公司投资兴建的1#炼钢转炉，设计产能为30T，现行的转炉炼钢具有显著的周期性和连续性特点，生产一炉钢需要30-45min，其中供氧（吹炼）过程为15-35min，一半以上为非吹炼时间，此时风机没有必要高速运行，如将其切换至低速节能状态，可节省大量能源，同时减少设备损耗，对提高设备利用率也十分有益。
目前国内转炉一次除尘风机多采用液力耦合器， 但由于存在转差损耗等，节能效果不理想，且设备故障率较高。交流变频技术不仅调速平滑，调速范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果好，对风机、泵类设备而言是比较佳的节能手段，平均节能效果可以达到30%以上。
因此，公司技术部经过以上分析和论证，决定直接采用高压变频器，作为除尘风机的转速调节设备，而不再上其他的控制手段。国内生产高压变频器的厂家现在也比较多，经过网上搜寻和去厂家考察，山东新风光电子科技发展有限公司是国内高中低压变频器的专业生产厂家，所生产的高压变频器，采用多单元串联的多电平完美无谐波的控制方式，能很好的实现除尘风机的转速控制，因此我们与该公司合作，对除尘风机的系统进行了比较完善的控制，达到了比较满意的效果。
2、现场的设备情况：
（1）三相异步电动机
（2）离心鼓风机
3、控制方式：
该除尘系统有两套风机，一用一备，因此，变频器也设计为一拖二控制方式。一用一备。其电控主回路如图1所示。
现场有两路高压电源，分别是1#电源与2#电源，从配电室进行切换。除尘系统的风道采用全密闭系统，在两套风机的出口与进口处各开两个阀门，一套风机的进口和出口各有一套阀门控制，在一套出问题时关闭该通道阀门，开启另一套，这样互不牵扯，互为备用，在一台运行时可检修另一台。
K1、K2、K3、K4、K5、K6是6个高压隔离开关，用于电路切换。其中，K1、K3合上，K2断开，1#电机变频运行，K2合上，K1、K3断开，1#电机工频运行。K4、K6合上，K5断开，2#电机变频运行，K5合上，K4、K6断开，2#电机工频运行。工频与变频之间、1#和2#电机之间有电气与机械互锁，防止变频运行时工频电源串入变频器的输出端造成损坏。
风机调速过程：
在炼钢过程中，每个冶炼周期可分为不同的时间段，不同时间段内，除尘风机工作情况也会有不同。其吹炼工艺如下图2：
其中A到B为兑铁加氧阶段，约2分钟;
B到C为风机升速时间，约200S；
C到D为吹氧时间，约15分钟；
D点开始减速，约300S，频率可调。
D到E为倒炉测温取样时间，约2分钟；
E到F为出钢时间，约2分钟；
F到G为溅渣时间，约3分钟。
整个吹炼工艺阶段约33分钟，其中高速时间约15分钟（C到D 阶段）。
在吹氧过程中有较高的工艺要求，需要除尘风机高速运行，而在其他阶段，对除尘要求较低，除尘风机低速运行即可满足要求。
鉴于以上生产工艺，我们在变频器中，利用变频器的多段速运行功能，预设两个速度段，速度点1对应除尘风机高速运行段，速度点2对应除尘风机低速运行段。根据现场试验，当输入频率为45Hz时，可满足除尘风机高速运转的要求；输入频率在30Hz时，可满足风机在低速运转时的风量需求。在每个吹炼工艺周期，除尘风机在高速状态所占比例为：15/33*100%=45%，而低速段所占比例为1-45%=55%，经过一个多月的试运行，达到了除尘要求。
4、运行效果：
经过试运行，变频器体现了优越的调速性能：
（1）实现了低频、低压的软启动，降低了启动电流，一般不超过电机的额定电流即可正常启动，减轻了电网的负荷，以及对风机轴承等机械部分的损伤，有利于保护电网及负载。
（2）调速方便，自动化程度高。利用变频器的多段速及集控的PLC及人机界面的设置功能，可方便的设置系统运行的高低速速度段，自动切换，可实现自动控制，无人监守，自动化程度大大提高。
（3）变频器具有十分友好的人机界面画面，可方便的查阅变频器及设备的运行情况，运行记录，故障状态、运行实时曲线等，方便定时查阅、观看。
（4）节能效果明显。根据风机、泵类负载的运行特性，在低速段节能效果明显，而且速度越低，其输出轴功率越小，其关系为：
流量正比于转速，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
因此转速下降后，其输出的轴功率大为减小，可节约大量的能耗，起到节能的效果。据测算，节能在40%左右。
5、结论：
山东新风光电子科技发展有限公司研制生产高中低压变频器，已有十几年的历史，其在钢铁、矿山、油田、水泥、电力、水泵等生产机械的变频调速方面，都有其广泛的应用领域，并取得了良好的运行效果和节能效益。随着变频器技术的日趋成熟，作为高耗能企业的首选产品，变频器必将发挥越来越多的作用，取代传统的调速方式，已是势在必行，为企业的自动化管理、节能降耗，建立绿色能源将会带来更多的效益。
参考文献：
1、 胡令芝
《高压变频器在山东泰山钢铁集团有限公司的应用》
2、陆思党
《国产超大功率高压变频器在炼铁高炉鼓风机中的应用》
Abstract:: This paper introduces the application of the high voltage inverter in Xinjiang Tianrui continuous casting tube industry limited company steel-making converter dust removal fan,Explain the the advantages of the inverter in the improvement of production technology, smooth soft start, speed control, to improve the level of automation and other aspects
关键词： 高压变频器 转炉除尘风机 节能
Key words： High voltage inverter Dedusting fan of converter Energy saving
1、概述：
新疆天瑞连铸管业有限公司成立于2009年，是吐鲁番市政府及大河沿镇政府招商引资来的民营企业。公司地处吐鲁番市经济开发园区，北邻火车站2公里，南行14公里为吐---乌高速公路，地理位置优越，交通便利。 在国家西部大开发战略的历史机遇中，公司投资建设合金钢坯、合金钢管项目，此项目共分两期，总投资8.5亿元，其中一期投资2.5亿元，预计将在2011年8月份投入运行试生产。
本公司投资兴建的1#炼钢转炉，设计产能为30T，现行的转炉炼钢具有显著的周期性和连续性特点，生产一炉钢需要30-45min，其中供氧（吹炼）过程为15-35min，一半以上为非吹炼时间，此时风机没有必要高速运行，如将其切换至低速节能状态，可节省大量能源，同时减少设备损耗，对提高设备利用率也十分有益。
目前国内转炉一次除尘风机多采用液力耦合器， 但由于存在转差损耗等，节能效果不理想，且设备故障率较高。交流变频技术不仅调速平滑，调速范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果好，对风机、泵类设备而言是比较佳的节能手段，平均节能效果可以达到30%以上。
因此，公司技术部经过以上分析和论证，决定直接采用高压变频器，作为除尘风机的转速调节设备，而不再上其他的控制手段。国内生产高压变频器的厂家现在也比较多，经过网上搜寻和去厂家考察，山东新风光电子科技发展有限公司是国内高中低压变频器的专业生产厂家，所生产的高压变频器，采用多单元串联的多电平完美无谐波的控制方式，能很好的实现除尘风机的转速控制，因此我们与该公司合作，对除尘风机的系统进行了比较完善的控制，达到了比较满意的效果。
2、现场的设备情况：
（1）三相异步电动机
（2）离心鼓风机
3、控制方式：
该除尘系统有两套风机，一用一备，因此，变频器也设计为一拖二控制方式。一用一备。其电控主回路如图1所示。
现场有两路高压电源，分别是1#电源与2#电源，从配电室进行切换。除尘系统的风道采用全密闭系统，在两套风机的出口与进口处各开两个阀门，一套风机的进口和出口各有一套阀门控制，在一套出问题时关闭该通道阀门，开启另一套，这样互不牵扯，互为备用，在一台运行时可检修另一台。
K1、K2、K3、K4、K5、K6是6个高压隔离开关，用于电路切换。其中，K1、K3合上，K2断开，1#电机变频运行，K2合上，K1、K3断开，1#电机工频运行。K4、K6合上，K5断开，2#电机变频运行，K5合上，K4、K6断开，2#电机工频运行。工频与变频之间、1#和2#电机之间有电气与机械互锁，防止变频运行时工频电源串入变频器的输出端造成损坏。
风机调速过程：
在炼钢过程中，每个冶炼周期可分为不同的时间段，不同时间段内，除尘风机工作情况也会有不同。其吹炼工艺如下图2：
其中A到B为兑铁加氧阶段，约2分钟;
B到C为风机升速时间，约200S；
C到D为吹氧时间，约15分钟；
D点开始减速，约300S，频率可调。
D到E为倒炉测温取样时间，约2分钟；
E到F为出钢时间，约2分钟；
F到G为溅渣时间，约3分钟。
整个吹炼工艺阶段约33分钟，其中高速时间约15分钟（C到D 阶段）。
在吹氧过程中有较高的工艺要求，需要除尘风机高速运行，而在其他阶段，对除尘要求较低，除尘风机低速运行即可满足要求。
鉴于以上生产工艺，我们在变频器中，利用变频器的多段速运行功能，预设两个速度段，速度点1对应除尘风机高速运行段，速度点2对应除尘风机低速运行段。根据现场试验，当输入频率为45Hz时，可满足除尘风机高速运转的要求；输入频率在30Hz时，可满足风机在低速运转时的风量需求。在每个吹炼工艺周期，除尘风机在高速状态所占比例为：15/33*100%=45%，而低速段所占比例为1-45%=55%，经过一个多月的试运行，达到了除尘要求。
4、运行效果：
经过试运行，变频器体现了优越的调速性能：
（1）实现了低频、低压的软启动，降低了启动电流，一般不超过电机的额定电流即可正常启动，减轻了电网的负荷，以及对风机轴承等机械部分的损伤，有利于保护电网及负载。
（2）调速方便，自动化程度高。利用变频器的多段速及集控的PLC及人机界面的设置功能，可方便的设置系统运行的高低速速度段，自动切换，可实现自动控制，无人监守，自动化程度大大提高。
（3）变频器具有十分友好的人机界面画面，可方便的查阅变频器及设备的运行情况，运行记录，故障状态、运行实时曲线等，方便定时查阅、观看。
（4）节能效果明显。根据风机、泵类负载的运行特性，在低速段节能效果明显，而且速度越低，其输出轴功率越小，其关系为：
流量正比于转速，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
因此转速下降后，其输出的轴功率大为减小，可节约大量的能耗，起到节能的效果。据测算，节能在40%左右。
5、结论：
山东新风光电子科技发展有限公司研制生产高中低压变频器，已有十几年的历史，其在钢铁、矿山、油田、水泥、电力、水泵等生产机械的变频调速方面，都有其广泛的应用领域，并取得了良好的运行效果和节能效益。随着变频器技术的日趋成熟，作为高耗能企业的首选产品，变频器必将发挥越来越多的作用，取代传统的调速方式，已是势在必行，为企业的自动化管理、节能降耗，建立绿色能源将会带来更多的效益。
参考文献：
1、 胡令芝
《高压变频器在山东泰山钢铁集团有限公司的应用》
2、陆思党
《国产超大功率高压变频器在炼铁高炉鼓风机中的应用》