摘要：本文主要介紹戶外整裝結(jié)構(gòu)箱式高壓變頻器在德勝鋼鐵混鐵爐除塵及轉(zhuǎn)爐二次除塵上的應(yīng)用情況，著重分析箱式高壓變頻器與常規(guī)冷卻系統(tǒng)高壓變頻器的不同之處。結(jié)果表明，集裝箱式高壓變頻器具有安裝簡便、監(jiān)控靈活、穩(wěn)定可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：箱式 高壓變頻器 二次除塵 混鐵爐除塵
一、引言
四川德勝集團(tuán)鋼鐵有限公司(圖1)是德勝集團(tuán)的核心企業(yè)之一，經(jīng)過十年多的發(fā)展，現(xiàn)有員工2500人，擁有各類專業(yè)技術(shù)人才500余人,資產(chǎn)48億元, 現(xiàn)已形成100萬噸鋼及配套生產(chǎn)能力，是四川省委、省政府確定的四川鋼鐵行業(yè)“一大四骨干”重點(diǎn)骨干鋼鐵企業(yè)，是四川省 “三個百億工程重點(diǎn)培育的資源優(yōu)勢類企業(yè)”，被列為四川省政府重點(diǎn)扶持的首批迅速做大做強(qiáng)的大企業(yè)大集團(tuán)之一。公司按照省委省政府“加快發(fā)展、科學(xué)發(fā)展、又好又快發(fā)展”的要求，堅(jiān)持走節(jié)能減排、資源綜合利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的道路，在混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)和轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)技改項(xiàng)目中，淘汰了傳統(tǒng)的液力耦合器調(diào)速方式，并經(jīng)過多方比較最終選定北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A型高壓變頻器。
圖1 德勝鋼鐵
圖2 混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)(拆除液力耦合器后用長軸連接)
混鐵爐是高爐和轉(zhuǎn)爐之間的煉鋼輔助設(shè)備，它主要用于調(diào)節(jié)和均衡高爐和轉(zhuǎn)爐之間鐵水供求，存貯并保溫由高爐冶煉出來的鐵水,混合均勻不同高爐冶煉出來的不同溫度及化學(xué)成份的鐵水，并不間斷地供給轉(zhuǎn)爐。混鐵爐與轉(zhuǎn)爐在兌鐵水時均散發(fā)大量煙塵及有害氣體，不僅污染環(huán)境，還對工作人員的健康造成危害，也不利于儀器儀表的長期穩(wěn)定運(yùn)行。除塵是一個不可缺少的環(huán)節(jié)。
改造前兩臺風(fēng)機(jī)均采用液力耦合器調(diào)速，但由于液力耦合器本身技術(shù)缺陷，其存在不可避免的缺陷：
(1) 在低速向高速運(yùn)行過程中，延遲性較明顯，不能快速響應(yīng);
(2) 液力耦合器本身控制精度差，調(diào)速范圍窄，通常在40%～90%之間;
(3) 電機(jī)啟動時，沖擊電流較大，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性;
(4) 在高速運(yùn)行時，液力耦合器有丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，嚴(yán)重時會影響工作的正常進(jìn)行;
(5) 液力耦合在調(diào)速運(yùn)行時產(chǎn)生機(jī)械損耗和轉(zhuǎn)差損耗，效率較低，造成電能浪費(fèi);
(6) 液力耦合器工作時是通過一導(dǎo)管調(diào)整工作腔的充液量，從而改變傳遞扭矩和輸出轉(zhuǎn)速來滿足工況要求，因此，對工作腔及供油系統(tǒng)需經(jīng)常維護(hù)及檢修。
改造后采用高壓變頻器調(diào)速，相較液力耦合器而言，變頻器調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 啟動平穩(wěn)無擾動，大大降低啟動電流，減少了對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊;
(2) 調(diào)速范圍更廣，可在0.5Hz~50Hz內(nèi)調(diào)速，調(diào)速精度更高;
(3) 可根據(jù)負(fù)載要求調(diào)速，電機(jī)不必始終運(yùn)行在工頻下，節(jié)能效果明顯;
(4) 可在中控室調(diào)整、監(jiān)控所有信號，自動化程度提高
圖3轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)(拆除液力耦合器后用長軸連接)
二、 整裝結(jié)構(gòu)箱式高壓變頻器介紹
隨著高壓變頻器越來越多的應(yīng)用于鋼鐵、水泥、火電、化工等行業(yè)，作為精密電子器件，灰塵、溫度直接影響其穩(wěn)定性及壽命，用戶迫切需要解決的問題是如何為高壓變頻器提供一個良好的運(yùn)行環(huán)境，因此，整裝結(jié)構(gòu)箱式高壓變頻器應(yīng)運(yùn)而生。箱式高壓變頻器采用全密閉式結(jié)構(gòu)，可有效阻止灰塵進(jìn)入，集成的一體化冷卻系統(tǒng)可保證箱內(nèi)溫度在30～40℃之間。箱式高壓變頻器可分為HARSVERT高壓變頻器和BLH-SCS高壓變頻器環(huán)境控制系統(tǒng)兩大部分。
圖4 戶外整裝結(jié)構(gòu)箱式變頻器
2.1 HARSVERT高壓變頻器
HARSVERT高壓變頻器是利德華福公司自主研發(fā)生產(chǎn)的電機(jī)調(diào)速設(shè)備，采用單元多電平串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有效抑制諧波產(chǎn)生，輸入輸出無需加裝諧波濾波器;中間儲能元件采用大電容，大大提高輸入側(cè)功率因數(shù)而不必額外采用無功補(bǔ)償。設(shè)備提供精確的故障定位及查詢功能，任何情況下，用戶都可以通過故障查詢窗口及時獲知系統(tǒng)的當(dāng)前狀況及已發(fā)生過的歷次故障信息，包括故障發(fā)生時間、原因及位置，以便采取相應(yīng)的處理措施。同時過壓、欠壓、缺相、過流、輕過載、重過載等檢測功能，讓電機(jī)可以安全運(yùn)轉(zhuǎn)。HARSVERT高壓變頻器經(jīng)過十多年的發(fā)展，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡便，接口靈活多樣，得到了用戶的廣泛認(rèn)可。
2.2 BLH-SCS集中環(huán)境控制
BLH-SCS高壓變頻器環(huán)境控制系統(tǒng)的一體化冷卻裝置是北京利德華福電氣技術(shù)有限公司專為HARSVERT變頻器的戶外整裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該控制系統(tǒng)主要包括：電控柜、制冷壓縮機(jī)組、表冷器以及配套的變頻器功率柜頂離心風(fēng)機(jī)、凝水盤、排水管道等結(jié)構(gòu)件。該裝置通過變頻器柜頂冷卻風(fēng)機(jī)排出的熱風(fēng)通過表冷器降溫冷卻后排入到箱體內(nèi)部，通過功率柜、變壓器柜正面的通風(fēng)口進(jìn)入設(shè)備內(nèi)對功率模塊和變壓器進(jìn)行冷卻。功率柜和變壓器內(nèi)部散失的熱量通過表冷器內(nèi)流動的制冷劑帶到設(shè)備外，由壓縮機(jī)組通過室外機(jī)散熱把熱量排出。電控柜根據(jù)環(huán)境溫度和功率柜風(fēng)機(jī)排風(fēng)溫度，將箱體內(nèi)溫度控制在30～40℃之間;同時，提供一體化冷卻裝置在事故和非正常運(yùn)行狀態(tài)下的故障點(diǎn)判斷、事故自動處理等邏輯控制，滿足高壓變頻器對運(yùn)行環(huán)境的高安全、可靠性要求。
圖5 強(qiáng)制密閉式冷卻裝置整裝示意圖
1、柜頂風(fēng)機(jī) 2、功率柜頂表冷器 3、變壓器柜頂表冷器 4、電控柜 5、制冷壓縮機(jī)組
圖6 室內(nèi)變頻器和一體化冷卻裝置
圖7 壓縮機(jī)室內(nèi)部
一體化冷卻裝置共有四臺制冷壓縮機(jī)(11#，12#，21#,22#)，為適應(yīng)高低溫季節(jié)變化帶來的壓縮機(jī)效率變化，減少壓縮機(jī)啟停次數(shù)，裝置按照一大一小選配壓縮機(jī)，其中1#壓縮機(jī)為小功率，2#壓縮機(jī)為大功率。動力配電由兩路380VAC電源接入，兩路電源互為備用，正常情況下兩路電源各自為兩臺壓機(jī)供電，當(dāng)一路電源出現(xiàn)問題時，另一路電源通過自動切換為全部壓機(jī)供電。
裝置根據(jù)變頻器功率柜和變壓器柜柜頂排風(fēng)口的溫度檢測信號，實(shí)現(xiàn)變頻器箱體內(nèi)環(huán)境溫度控制，將功率柜內(nèi)的溫度控制在30～38℃和變壓器柜內(nèi)的溫度控制在53～58℃的一個寬帶范圍內(nèi)。當(dāng)變頻器功率柜頂排風(fēng)口溫度測點(diǎn)2的信號到達(dá)38℃時，啟動其中的11#壓機(jī)工作;當(dāng)變頻器負(fù)荷過高，單臺壓機(jī)不能維持變頻器功率柜溫度穩(wěn)定時，電控系統(tǒng)在41.5℃自動啟動第二臺12#壓機(jī)。溫度在控制過程中仍不能達(dá)到溫度穩(wěn)定的，功率柜溫度上升至43℃時，自動打開應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)行開放式循環(huán)。
圖8 冷卻系統(tǒng)監(jiān)控畫面
正常運(yùn)行情況下，一臺壓機(jī)滿負(fù)荷工作能夠滿足變頻器滿載工況的冷量需求，在夏季極端惡劣工況下，備用壓機(jī)的輔助冷卻能夠穩(wěn)定風(fēng)機(jī)出風(fēng)口溫度在41.5℃以內(nèi)(功率柜內(nèi)溫度<38℃)。首先啟動的壓機(jī)稱之為工作壓機(jī)，是在40℃啟動、36℃停止，周期往復(fù)式運(yùn)行;另外一臺為備用壓機(jī)在(冬季用)38℃啟動、33℃停止。變壓器溫度控制方式跟功率柜控制方式相同，只是壓縮機(jī)啟動溫度有差異，變壓器柜頂壓縮機(jī)在夏季是22#壓縮機(jī)在60℃時啟動，56℃時停止;冬季是21#壓縮機(jī)在58℃時啟動，53℃時停止;兩臺壓縮機(jī)的連鎖啟動值在61.5℃。
為了保證變頻器能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)提供環(huán)境、柜頂風(fēng)機(jī)出口、表冷器溫度等多個位置測點(diǎn)的溫度判斷，確保冷卻裝置控制準(zhǔn)確、保護(hù)有效，確實(shí)出現(xiàn)問題時可自動切除，并發(fā)出輕度故障報;具有功率柜出風(fēng)口溫度過低的保護(hù)功能，當(dāng)功率柜出風(fēng)口溫度低于最低停機(jī)溫度定值2℃以下時，系統(tǒng)斷開壓縮機(jī)組的合閘操作回路，禁止以任何方式啟動壓縮機(jī)組運(yùn)行;具有壓縮機(jī)低壓保護(hù)、高壓保護(hù)、相序保護(hù)、過載保護(hù)等功能，在手動或自動運(yùn)行方式下均處于有效狀態(tài);具有應(yīng)急通風(fēng)功能，在系統(tǒng)消防檢測裝置報警狀態(tài)消失2分鐘后，啟動應(yīng)急通風(fēng)設(shè)備，將變頻器室的滅火煙霧釋放至室外;提供應(yīng)急照明功能，方便用戶在斷電小于90分鐘時間內(nèi)，在變頻器室內(nèi)進(jìn)行檢修操作。
三、節(jié)電率分析
以上為最近幾個月設(shè)備用電情況，從表中數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)備節(jié)能效果是非常明顯的。
四、結(jié)論
戶外整裝結(jié)構(gòu)箱式變頻器安裝靈活簡便，無需建造變頻器室，在防塵、控溫方面優(yōu)勢明顯，可為變頻器提供良好的運(yùn)行環(huán)境，為變頻器的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障，值得大力推廣。
（轉(zhuǎn)載）
