高压变频在混铁炉除尘的应用

　　邯郸钢铁集团一炼钢厂设置1#和2#两个混铁炉，每个混铁炉设有一个兑铁口和一个出铁口，混铁炉兑铁或出铁时，高温的铁水会同空气发生剧烈的化学反应，产生大量的烟气。一方面对现场操作的工人不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染。为改善现场环境，降低污染，需要对混铁炉的兑铁、出铁进行除尘改造。该除尘设施配置Y4-73№29.5F除尘风机一台（配套电机功率800kw），混铁炉除尘风机需要五种风量来适应混铁炉兑出铁工艺要求，为了提高风机的运行效率，节能降耗，必须对风机进行调速控制。东方工业环保有限公司负责该混铁炉项目总承包，在以前的类似除尘项目中，多采用液力耦合器进行调速。近几年随着高压变频技术的进步，高压变频器的性价比有很大幅度的提升，液力耦合器逐渐失去优势，zui终无锡东方选购了北京利德华福电气技术有限公司生产的Harsvert-A系列高压变频器对风机进行调速控制。混铁炉除尘风机高压变频器于2003年4月份调试完毕投入运行，至今已稳定运行一年多。  
一.除尘风机工艺要求  
　　邯郸钢铁集团一炼钢1#和2#两个混铁炉，当混铁炉既不兑铁也不出铁时不需要风量；当混铁炉工作时，一个兑铁口兑铁需要风量35万m3/h；一个出铁口出铁需要风量15万m3/h；两台炉出铁口同时出铁需要风量30万m3/h；当一台混铁炉的兑铁口和出铁口同时兑铁出铁时需要风量50万m3/h。两个混铁炉兑铁口不能同时打开，只能有一个兑铁口打开，两个混铁炉出铁口可以同时打开。 
　　兑铁：由一台125t天车完成，铁水罐分为70t和100t两种规格，每罐兑铁时间为4-6min；  
　　出铁：按三台炼钢转炉同时生产20炉/班计算，单台混铁炉出铁30罐/班，每天三班，每班八小时，单罐出铁时间1-2min，两次出铁周期zui短为8min，每班出铁累计时间30-60min。  
A到B为既不兑铁也不出铁时间； 
B到D为一个出铁口出铁时间，其中B到C为风机升速时间； 
D到F为两个出铁口出铁时间，其中D到E为风机升速时间； 
F到H为一个兑铁口兑铁时间，其中F到G为风机升速时间； 
H到J为一个兑铁口兑铁、一个出铁口出铁时间，其中H到I为风机升速时间；风机升速时可以根据需要跨越任一升速点； 
J点风机开始减速。 
J到L为一个兑铁口兑铁、一个出铁口出铁转换为一个兑铁口兑铁时间，其中J到K为风机减速时间； 
L到N为一个兑铁口兑铁转换为两个出铁口出铁时间，其中L到M为风机减速时间； 
N到P为两个出铁口出铁转换为一个出铁口出铁时间，其中N到O为风机减速时间； 
P到R为一个出铁口出铁转换为既不出铁也不兑铁时间，其中P到Q为风机减速时间； 
Q到R为既不兑铁也不出铁时间。  

二.调速要求  
　　为简化控制逻辑，现场直接根据出铁口、兑铁口的开关状态来控制变频器的转速，变频器预设5个速度点，根据现场所需风量不同自动调节电机转速。  
变频器内置PLC和中文的人机界面给现场调试工作带来很大便利，调试周期大大缩短。各种参数设置十分方便，根据现场烟气的多少，可以及时调整各速度段点的风量，除尘改造后，现场条件大为改善。  
三.节能计算 
　　根据变频器的运行记录，统计风机在一天中各速度段的运行时间，得到如下运行数据：  
　　各速度段变频器的输入功率为： 
　　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 
　　则使用变频器后一天风机所消耗的电能为： 
　　48.2×3+208.7×7+315.1×4+198.6×7+519.6×3＝4694.9 kW·h  
　　电价按0.4元计算，整个系统按照一年运行300天计算，则一年的电费为： 
　　4694.9×0.4×300＝56.3388万元 
　　如果不使用变频器，电机始终工频运行，则一年的电费为： 
　　P＝1.732×6×76×0.8=631.8kW 
　　631.8×24×300×0.4=182万元 
　　节约电费约为：125.7万元 
　　说明：以上计算仅为初步的理论计算，变频器节能情况是根据试运行时的数据计算，与具体运行情况存在偏差。 
四.应用高压变频调速系统产生的其他效果 
　　改善了工艺。投入变频器后除尘风机可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控，除尘风机运行参数得到了改善，提高了效率。 
　　延长电机和风机的使用寿命。一般除尘风机均为离心式风机，启动时间长，启动电流大（约6～8倍额定电流），对电机和风机的机械冲击力很大，严重影响其使用寿命。而采用变频调速后，可以实现软起动和软制动，对电机几乎不产生冲击，可大大延长机械的使用寿命。 
　　减少阀门机械和风机叶轮的磨损。安装变频调速后，风机经常工作在比原来定速时低150转/分的转速下运行，因此，大大减少了风机叶轮的磨损，减少了风机振动。延长风机的大修周期，节省检修费用和时间。 
　　便于实现除尘控制系统自动化。除尘系统的的风量经常需要根据工艺的要求变化，在过去用挡板调节时，存在执行机构的开度与流量的关系曲线的线形问题。往往由于执行机构的磨损量过大，阀门特性发生变化，出现非线形问题，致使调节过程失误，自动控制系统无法正常工作。而变频调速始终保持在线形高精度0.1～0.01HZ的范围内工作，为实现除尘系统的自动化创造*条件。  
五.调试经验总结： 
　　1、 变频器同现场设备的接口要主要抗干扰问题。变频器受除尘系统的PLC控制，变频器提供的4路模拟输出2路进入控制柜上的仪表进行显示，2路进入PLC中参与各项保护。现场调试时发现，进入仪表的信号显示无误，而进入除尘系统PLC的信号却时有时无。现场测量PLC的模拟输出信号，一切正常。后来将除尘系统PLC可靠接地后问题解决。 
　　2、 主要干式变压器的合闸涌流。HARSVERT-A系列高压变频器采用单元串联多电平技术，前端设有一台干式变压器。在邯钢项目中使用的干式变压器为F级绝缘的环氧浇注变压器，按变压器的使用说明书，合闸涌流应在6倍以内。变频器上级的高压开关的速断保护按照7倍整定，但给变频器送电时有时正常，有时高压开关的速断保护动作造成无法正常送电。后来将速断保护的定值由7倍增加到11倍，问题才得到解决。 
六、结束语： 
　　利德华福从1999年开始进入高压变频器领域，至今已有5个年头了，目前近200台的应用业绩，也可算走出了国产高压变频器大规模应用的一小步。在冶金行业的应用达到30多台，为冶金行业的节能环保做出了自己的贡献。我们认为目前高压变频器正逐步取代液力耦合器的传统应用领域，随着高压变频器的大规模应用，性价比不断提高，zui终变频器将会取代液力耦合器而成为电机调速的*选择。