摘 要：本文簡單介紹了ABB變頻器在除塵風機的應用，闡述了控制系統(tǒng)的原理及功能，并對相應的節(jié)能原理進行了介紹。

1、概要

轉爐煉鋼具有顯著的周期性和連續(xù)性特點，生產(chǎn)一爐鋼需要30-45min，其中供氧（吹煉）過程為15-20min，一半以上為非吹煉時間，此時風機沒有必要高速運行，如將其切換至低速節(jié)能狀態(tài)，可節(jié)省大量能源，同時減少設備損耗，對提高設備利用率也十分有益。

目前國內(nèi)轉爐一次除塵風機多采用液力耦合器， 但由于存在轉差損耗等，節(jié)能效果不理想，且設備故障率較高。交流變頻技術不僅調(diào)速平滑，調(diào)速范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果好，對風機、泵類設備而言是最佳的節(jié)能手段，平均節(jié)能效果可以達到30%以上。

三鋼煉鋼廠原有15t氧氣頂吹轉爐三座，采用“三吹三”方式，2000年初，煉鋼廠對三座轉爐進行擴容改造，采用液力偶合器調(diào)速，但發(fā)現(xiàn)很多問題，液力偶合器需要經(jīng)常更換軸承，造成停產(chǎn)，無法滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要，調(diào)節(jié)時精度太低，響應速度慢;液力偶合器故障時無法切換至工頻回路;煉鋼新上100t轉爐時決定不再使用液力偶合器調(diào)速，改用ABB中壓變頻器為新轉爐風機進行調(diào)速。

2、電機參數(shù)

額定功率：630KW

額定電壓：690V

額定頻率：50HZ

額定轉速：2970轉/分

風機參數(shù)：

主軸轉速：2974轉/分

軸功率：500KW

額定功率因素：0.89

3、ABB中壓變頻器系統(tǒng)結構特點

ACS800-07變頻器主要由熔斷器單元、輔助控制單元、DSU整流單元及逆變單元組成。系統(tǒng)單線圖見圖1。

（a） 熔斷器單元主要包括進線交流熔斷器;

（b） 輔助控制單元包括控制回路的控制元件及控制板RDCU-02C，急停控制，變頻的起動、停止、復位，與外部的電路接口等部分;

（c） DSU整流單元是由一個半控橋式二極管整流供電單元1×D4模塊組成，模塊是一種尺寸，裝有輪子和插接式連接器，為落地式單元，內(nèi)置交流電抗器，直流熔斷器，主開關和可選的接觸器，具有冷卻風機控制及電源控制，易于服務和維護;

（d）逆變單元采用2×R8i的兩個逆變模塊并聯(lián)的方式，兩個模塊置于同一個柜體內(nèi)，共用一塊主控板，通過光纖分配單元把控制信號同時送至模塊內(nèi)，實現(xiàn)變頻控制的各種功能。逆變的直流母線側安裝共模濾波器，出線配備du/dt濾波器，抑制了輸出電壓尖峰和快速電壓改變，減小了對電機的絕緣性能的影響，同時降低了電機電纜的容性漏電流，高頻輻射、高頻損耗和軸承電流。

圖1 傳動單線接線圖

煉鋼的工藝過程以及風機特性是我們選擇ABB中壓變頻器的主要原因。

4、控制系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)由變頻調(diào)速器、風機電機、和工/變頻轉換柜等組成。系統(tǒng)中的旁路開關柜用于工頻、變頻轉換,#1風機/#2風機的轉換,可以選擇一臺風機變頻運行,一臺風機工頻運行或者一臺風機運行一臺備用。一旦變頻器出現(xiàn)故障時，可轉換為工頻運行，增強系統(tǒng)的可靠性。當具備主電源及控制電源的條件,系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，在待機狀態(tài)時，系統(tǒng)由兩種操作模式可供選擇：工頻運行狀態(tài)和變頻運行狀態(tài)。

工頻運行狀態(tài)：若系統(tǒng)需要工頻運行，則操作臺狀態(tài)選擇開關置于工頻位置，這時相應的斷路器和接觸器斷開，用操作臺控制，實現(xiàn)電機的工頻運行及停機。

變頻運行狀態(tài)：若系統(tǒng)需要變頻運行，則操作臺狀態(tài)選擇開關置于變頻運行位置，實現(xiàn)電機的變頻運行與停止，變頻器頻率的高低根據(jù)壓力情況實行閉環(huán)控制（也可以組成開環(huán)調(diào)節(jié)），閉環(huán)或速度上升時間均由主機設置。

5、節(jié)能原理及效益分析

圖2 風機的特性曲線

從風機的工作特性來看，調(diào)速控制與風門控制調(diào)節(jié)風量比較，有著更高的節(jié)能效果，通過圖2風機的特性曲線可以說明其節(jié)能原理。圖中，曲線1為風機在恒速 （n1）下的風壓-風量（H-Q）特性，曲線2為管網(wǎng)風阻特性（風門開度全開）。設工作點為A，輸出風量Q1為100%，此時風機軸功率N1與Q1H1的 乘積，即和AH1OQ1所包圍的面積成正比。

根據(jù)工藝要求，風量需從Q1降至Q2，有兩種控制方法：一是風門控制，風機轉速不變，調(diào)節(jié)風門（開度減?。丛黾庸芫W(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變?yōu)榍€3，系統(tǒng)工作點由A移到B。由圖1可見，風壓反而增加，軸功率N2與面積BH2OQ2成正比，減少不多。

另一種是調(diào)速控制，風機轉速由n1降到n2，根據(jù)風機參數(shù)的的比例定律，畫出在轉速n2下的風壓-風量（H-Q）特性，如曲線4，工作點由原來的A點移到 C點?？梢娫谙嗤L量Q2的情況下，風壓H3大幅度降低，功率N3與面積CH3OQ2成正比，顯著減少，節(jié)省的功率損耗ΔN與Q2ΔH的乘積成正比，節(jié)能 效果是十分明顯的。

由流體力學可知，風量與轉速的一次方成正比，風壓與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的三次方成正比。當風量減少，風機轉速下降時，其消耗的功率降低很多。例如，風量下降到80%，轉速也下降到80%，軸功率將下降到額定功率的51.2%。如果風量下降到50%，其軸功率將下降到額定功率的12.5%。考慮到附加控制裝置效率的影響，這個節(jié)電效果也是很可觀的。

6、風機工藝分析

吹煉工藝周期 ，具體如下圖：

t1到t2：兌鐵加廢鋼時間,約60S。

t2到t3：風機加速時間，90S，根據(jù)現(xiàn)場情況可以更改。

t3到t4：吹氧時間，約15分鐘。

t4：風機開始減速， 180S，可以調(diào)節(jié)。

t4到t5：倒爐測溫取樣時間，約120S。

t5到t6：出鋼時間，約120S。

t6到t7：濺渣時間，約180S。

整個吹煉工藝周期約30分鐘，高速定為45Hz,可以調(diào)節(jié);低速定為20Hz,可以調(diào)節(jié)。

7、小結

除塵風機在不吹煉時，只需要很低的轉速，根本不需要滿負荷運轉。利用中壓變頻器根據(jù)實際需要對除塵風機進行變頻運行，既保證和改善了工藝，又達到節(jié)能降耗的目的和效果。自投入運行以來，實現(xiàn)了很好的經(jīng)濟效益。