一、引言
小型高爐一般有一個出鐵場，該出鐵場設(shè)有一個出鐵場除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)主要用于當(dāng)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(xué)反應(yīng)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。高爐出鐵口的煙氣由于高爐爐內(nèi)壓力大，正常生產(chǎn)時的熱風(fēng)壓力一般在260KPa，因此當(dāng)出鐵時煙氣往外噴的較遠(yuǎn)，原先設(shè)計在高爐出鐵口兩側(cè)的吸風(fēng)罩吸收的煙氣量非常有限，且效果不明顯，造成大量的煙氣直接上升到了出鐵場的屋頂，并從屋頂往外蔓延，嚴(yán)重影響環(huán)境。由于我公司原先設(shè)計的出鐵場除塵器的風(fēng)量偏小，因此整個出鐵場的除塵效果不是很明顯，且原先的除塵器是通過液力耦合器來調(diào)節(jié)速度的，節(jié)能效果不是很明顯。所以需對出鐵場系統(tǒng)的除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加對出鐵場屋頂?shù)臒煔獾氖占?，防止煙氣向外漫延，同時提高出鐵場內(nèi)部的工作環(huán)境，并達(dá)到節(jié)能的效果。
近幾年隨著國內(nèi)高壓變頻器技術(shù)的進(jìn)步，變頻器的性價比和穩(wěn)定性有很大幅度的提升，因此對新增加的除塵系統(tǒng)采用變頻器控制，從而達(dá)到有效的節(jié)能的目的。
由于我公司有3座高爐，改造方案中這3座高爐共用一套出鐵場除塵系統(tǒng)，因此對變頻器要求能夠在多個頻率范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)速，從而滿足生產(chǎn)的要求。
二、高爐除塵風(fēng)機及主電機參數(shù)介紹
1.出鐵場除塵風(fēng)機設(shè)計風(fēng)量：180萬m3/h；
2.除塵風(fēng)機主電機的技術(shù)參數(shù)如下：
電機型號： YPTKK800-6
額定功率：2400kW
額定電壓：10000V
額定電流：169A
功率因數(shù)：0.84
三、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方案：
（1）變頻器采用SH-HVF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(fēng)冷設(shè)計：獨特的風(fēng)道設(shè)計，在室溫時，設(shè)備能可靠運行。采用頂部散熱方式，維護(hù)方便。
3、 模塊化設(shè)計：單元采用模塊化設(shè)計，單元可任意互換，單元拆裝方便，只需裝卸5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。所有的操作均通過按鈕或DCS接口輸入，最大限度避免觸摸屏的誤操作，報警實時記錄，并能對報警準(zhǔn)確定位和歷史記錄存儲。
5、 可靠的設(shè)計：單元與控制部分的通訊采用光纖；單元具有熱備設(shè)計；外圍的控制部件采用PLC；主回路采用全進(jìn)口部件，IGBT采用EUPEC產(chǎn)品，整流橋采用XYS產(chǎn)品，濾波電容采用CDE產(chǎn)品，所有主回路器件額定運行參數(shù)〉實際運行的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(fēng)機和頂部散熱風(fēng)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(shè)定外，提供由用戶定義的輸出接口（用戶只需在人機界面進(jìn)行設(shè)定對應(yīng)的I/O輸出的內(nèi)容即可）；
7、 高效率，高功率因素：整機效率〉=98%，功率因素〉=95%；
8、 低濾波：輸出每相6單元串聯(lián)時，采用每相36脈沖整流，高頻載波比使得輸出諧波空載時<4%，負(fù)載時<2%；
9、 寬電壓輸入范圍：輸入電壓在85%-115%，頻率在45-55Hz波動范圍內(nèi)設(shè)備均能正常工作；
10、 小的dv/dt:由于采用單元串聯(lián)輸出方式，dv/dt小，延長了IGBT的壽命，降低了整個設(shè)備的絕緣要求；
11、 特有的單元旁路技術(shù)：采用接觸器機械式旁路執(zhí)行機構(gòu)，以獨立的旁路控制板控制和獨立的供電電源供電，確保單元故障時能夠可靠被旁路，避免了因功率單元失電后旁路不能正常工作的情形；
12、 線電壓的自動均衡技術(shù)：當(dāng)某相的某個單元故障被旁路時，為確保變頻器輸出電壓等級及功率要求，并不遂意切除故障單元同一位置的單元，此情況下三相相電壓將不平衡，但對電機驅(qū)動，只需要各線電壓平衡。為保證整個變頻器輸出線電壓平衡，SH-HVF高壓變頻器采用特有的線電壓控制方式，最大 限度地滿足現(xiàn)場運行工況；
13、 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(shè)備無影響；
14、 特有的過電壓保護(hù)技術(shù)：設(shè)計中充分考慮操作過電壓和雷電過電壓對設(shè)備的影響，在主回路和控制回路針對不同的過電壓采用不同的處理措施，提高設(shè)備的可靠性；
（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點
該改造除塵系統(tǒng)采用高壓進(jìn)線柜+隔離柜（刀閘柜）+移相變壓器+變頻器+電機的組合方式，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(yuǎn)程開關(guān)來進(jìn)行切換，同時在兩個地方都能在設(shè)備出現(xiàn)故障時進(jìn)行急停操作，保護(hù)設(shè)備的安全。變頻器不同頻率范圍的調(diào)節(jié)通過三座高爐出鐵時在泥炮室給出的出鐵信號，通過后臺PLC 給變頻器的接收模板一個模擬量頻率設(shè)定信號，使變頻器自動將變頻器調(diào)節(jié)到所需的頻率，從而實現(xiàn)了風(fēng)機節(jié)能的目的。
（3）根據(jù)現(xiàn)場的除塵效果，經(jīng)過一個多月的跟蹤分析，當(dāng)一個高爐出鐵時，由于管路等原因，變頻器工作在30Hz時，效果較好，當(dāng)有兩個高爐出鐵時，變頻器工作在40Hz 時效果較好，當(dāng)有三個高爐出鐵時，變頻器工作在47Hz時效果較好，當(dāng)三個高爐都不出鐵時，將變頻器的頻率設(shè)定在10Hz運行。
（4）節(jié)能效果分析
不使用變頻器時電機電流為160A，功率因素為0.8，使用變頻器后，當(dāng)在47Hz運行時電流為110A，功率因素為0.95，當(dāng)在40Hz 運行時，電流為90A，功率因素為0.95，當(dāng)在30Hz 運行時，電流為72A ，功率因素為0.95，當(dāng)在10Hz 運行時，電流為30A，功率因素為0.95。一天中在10HZ的運行時間約為2小時，在30Hz 運行的時間約為5小時，在40Hz運行的時間約為8小時，在47Hz運行的時間約為9小時，在各種情況下的電耗計算：
24小時工頻時的電耗:q=1.732*10*160*0.8*24=53207KWh
24小時變頻的電耗：Q1=1.732*10*110*0.95*9=16289 KWh
Q2=1.732*10*90*0.95*8=11846 KWh
Q3=1.732*10*72*0.95*5=5882 KWh
Q4=1.732*10*30*0.95*2=987 KWh
Q5=Q1+Q2+Q3+Q4=16289+11846+5882+987=20404 KWh
工頻比變頻每天多耗電為q-Q5=53207-20404=32803 KWh
仍以年運行時間7920小時（約330天）、電價0.5元/度計算，除塵風(fēng)機上高壓變頻器后較工頻運行，每年可節(jié)約電量1082.499萬度，每年節(jié)約電費為541萬元。
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(fēng)機直接相連接，減少傳動環(huán)節(jié)的費用；
5）電機和風(fēng)機運轉(zhuǎn)速度下降，潤滑條件改善，傳動裝置的故障下降；
四、結(jié)束語：
綜合看來,高壓變頻調(diào)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(fēng)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。
（轉(zhuǎn)載）
