一、引言

　　小型高爐一般有一個出鐵場，該出鐵場設有一個出鐵場除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)主要用于當高爐出鐵時，由于高爐炮泥潮濕或高溫的鐵水會同空氣發(fā)生劇烈的化學反應會產(chǎn)生大量的煙氣，這些煙氣一方面對現(xiàn)場操作的工人的健康很不利，另一方的煙氣由于面也對環(huán)境造成了巨大的污染，這些煙氣主要產(chǎn)生在高爐的出鐵口和出鐵包位上方。高爐出鐵口高爐爐內(nèi)壓力大，正常生產(chǎn)時的熱風壓力一般在260kPa，因此當出鐵時煙氣往外噴的較遠，嚴重影響環(huán)境。由于河北武安鑄業(yè)有限公司原先設計的除塵風機機采用直接啟動方式，風機在工頻運行風門開度為80%時，電機已經(jīng)達到額定電流運行。通過變頻器進行調節(jié)電機轉速，此時風門可以全開，這樣可以避免不必要的電能損耗，從而達到有效的節(jié)能的目的。

　　二、高爐除塵風機及主電機參數(shù)介紹

　　除塵風機主電機的技術參數(shù)如下：

　　電機型號：YKK4506-6

　　額定功率：400kW

　　額定電壓：10000V

　　額定電流：30A

　　功率因數(shù)：0.83

　　三、高壓變頻調速系統(tǒng)改造方案：

　?。?）變頻器采用科陸CL2700系列高壓變頻器，該變頻器具有下述特點：

　　1、采用高-高方式：輸入采用移相變壓器，單元串聯(lián)方式直接高壓輸出;

　　2、風冷設計：獨特的風道設計，主要的散熱器件都靠近或處于風道中，散熱效果好，保證系統(tǒng)的過載能力;

　　3、模塊化設計：單元采用模塊化設計，單元可任意互換，單元拆裝方便，只需裝卸7個螺絲。

　　4、友好的人機界面：人機接口采用觸摸屏，全中文界面，基于Windows操作平臺，10.4英寸彩色液晶觸摸屏，便于就地監(jiān)控、設定參數(shù)、功能選擇，調試操作簡單，友好，顯示內(nèi)容豐富;

　　5、可靠的設計：單元與控制部分的通訊采用光纖；外圍的控制部件采用PLC；主回路采用全進口部件，IGBT采用Infineon產(chǎn)品，整流橋采用SanRex產(chǎn)品，濾波電容采用NCC產(chǎn)品，所有主回路器件按額定運行參數(shù)（或實際運行參數(shù)）的2倍選購，變壓器按電機額定功率的1.2～1.5倍容量配置，配置底部散熱風機和頂部散熱風機；

　　6、靈活的用戶接口：接口方式可采用硬接線方式也可采用通訊方式。接口狀態(tài)信息除系統(tǒng)設定外，提供由用戶定義的輸出接口（用戶只需在人機界面進行設定對應的I/O輸出的內(nèi)容即可）；

　　7、高效率，高功率因數(shù)：整機效率≥96%，功率因數(shù)≥0.95；

　　8、抗電網(wǎng)電壓波動能力強，當電網(wǎng)電壓在－15%～＋15%范圍內(nèi)波動時，系統(tǒng)可以正常工作；功率單元在電壓－35%～＋15%范圍內(nèi)變化時，都可以正常工作。

　　9、先進的單元旁路技術：采用24V接觸器控制半可控硅旁路執(zhí)行機構，確保單元故障時能夠迅速可靠的旁路，避免了因功率單元失電后旁路不能正常工作的情形；

　　10、中性點漂移技術：當某個功率單元出現(xiàn)故障時，可以自動監(jiān)測故障并啟動單元旁路功能，使得該單元不再投入運行，不用同時旁路故障單元的同一級其它兩個功率單元，程序會自動進行運算，調整算法，使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱，系統(tǒng)能維持額定輸出的95%以上，幾乎對機組運行不產(chǎn)生任何影響。同時程序會自動進行運算，調整算法，使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱，電機的運行不受任何影響,亦無需降額運行。

　　11、控制回路雙電源切換：一路來自用戶供給控制電源，另一路來自高壓輸入隔離變壓器，雙回路自動切換保證在控制電源掉電后，設備無影響，同時配了容量1000VA的UPS電源，即使兩路控制電源都出現(xiàn)故障的情況下，UPS仍可以為控制系統(tǒng)提供足夠長的工作時間。

　?。?）系統(tǒng)結構特點

　　該改造除塵系統(tǒng)采用高壓進線柜+旁路柜（刀閘柜）+移相變壓器+變頻器+電機的組合方式，旁路柜電氣原理圖如下所示：

　　“一拖一”手動旁路系統(tǒng)圖

　　當變頻器出現(xiàn)故障時，可以工頻旁路運行。變頻器帶電機可在變頻器的操作屏及后臺計算機兩個地方控制，通過變頻器操作屏上的就地/遠程開關來進行切換，同時在兩個地方都能在設備出現(xiàn)故障時進行急停操作，保護設備的安全。變頻器不同運行頻率的切換由高爐出鐵信號來控制，從而實現(xiàn)了風機節(jié)能的目的。

　　（3）根據(jù)現(xiàn)場的除塵效果，經(jīng)過一周多的跟蹤分析，當一座高爐出鐵時，變頻器工作在40Hz時，效果較好，當有兩座高爐出鐵時，變頻器工作在42Hz時效果較好，當兩座高爐都不出鐵時，將變頻器的頻率設定在10Hz運行就可以了。

　　（4）節(jié)能效果分析

　　不使用變頻器時電機電流為30A，功率因數(shù)為0.83，使用變頻器后，當在42Hz運行時電流為18A，功率因數(shù)為0.95，當在40Hz運行時，電流為15A，功率因數(shù)為0.95，當在10Hz運行時，電流為9A，功率因數(shù)為0.95。一天中在42Hz的運行時間約為12小時，在40Hz運行的時間約為2小時，在10Hz運行的時間約為10小時，在各種情況下的電耗計算：

　　24小時工頻運行時的電耗:Q0=1.732×10×30×0.83×24=10350.432kWh

　　24小時變頻運行時的電耗：Q1=1.732×10×18×0.95×12=3554kWh

　　Q2=1.732×10×15×0.95×2=493.6kWh

　　Q3=1.732×10×9×0.95×10=1480.8kWh

　　Q4=Q1+Q2+Q3=3554+493.6+1480.8=5528.4kWh

　　工頻比變頻每天多耗電為Q0-Q4=10350.432-5528.4=4822kWh

　　以年運行時間7920小時（約330天），電價0.6元/度計算，除塵風機上高壓變頻器后較工頻運行，每年可節(jié)約電量159.13萬度，每年節(jié)約電費為95.5萬元，不到一年的時間就可以收回投資費用。

　　變頻改造同時還產(chǎn)生了其他效果：

　　1）限制啟動電流，減少啟動的峰值功率損耗；

　　2）改善電網(wǎng)功率因數(shù)，變頻器可使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在0.95%以上；

　　3）消除了電機因啟動、停止對機械的沖擊，延長使用壽命，減少維修；

　　4）可使電動機與風機直接相連接，不用其他改動費用；

　　5）電機和風機運轉速度下降，潤滑條件改善，傳動裝置的故障率下降；

　　四、結束語：

　　綜合看來,高壓變頻調速系統(tǒng)的投入，對提高電能的使用效率，降低生產(chǎn)成本，保證除塵風機的安全運行以及生產(chǎn)工作自動化程度的提高有著積極、重要的作用。