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一、背景情況
撫順新?lián)徜摕掍摱浚葱露挘S房始建于85年，89年正式投產(chǎn)，擁有公稱15噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐3座（現(xiàn)已擴(kuò)容至公稱20噸），2001年產(chǎn)鋼量71萬噸，2002年預(yù)計(jì)產(chǎn)量100萬噸，2003年產(chǎn)鋼170萬噸。
轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，爐口會(huì)排出大量棕紅色的煙氣，煙氣溫度高、含有和金屬顆粒，按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297一1996），對(duì)煙氣必須冷卻、凈化，由引風(fēng)機(jī)將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統(tǒng)中備用。新二煉生產(chǎn)采用“三吹三”方式，每個(gè)轉(zhuǎn)爐都配有一套除塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)采用二級(jí)文氏管煙塵凈化方式，煙道直徑Φ1.6m,煙氣輸送管線820mm，風(fēng)機(jī)型號(hào)D700，電機(jī)功率440KW/6KV。由于轉(zhuǎn)爐周期性間斷吹氧，為滿足節(jié)能和環(huán)保要求,要求風(fēng)機(jī)在整個(gè)煉鋼工作周期內(nèi)變速運(yùn)行，吹氧時(shí)高速運(yùn)行，不吹氧時(shí)低速運(yùn)行。原來采用液力耦合器調(diào)速，高速2700r/min（設(shè)計(jì)2900r/min），低速800r/min。由于液力耦合器技術(shù)的局限性，使得：
調(diào)速范圍在30%～90％之間，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；而且，低速800r/min仍然偏高，造成能源浪費(fèi)，高速運(yùn)行時(shí)，液力耦合器有時(shí)丟轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)爐爐口冒煙；
經(jīng)過10多年的使用，液力耦合器已嚴(yán)重老化，需經(jīng)常更換軸承，造成轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)，不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
電動(dòng)機(jī)的效率低，損耗大，尤其低速運(yùn)行時(shí)，效率極低；
調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應(yīng)慢；
啟動(dòng)電流仍比較大，影響電網(wǎng)穩(wěn)定；
液力耦合器故障時(shí)，無法切換至工頻旁路運(yùn)行，必須停機(jī)檢修；
漏油嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境污染大，地面被油污蝕嚴(yán)重；
鑒于液力耦合器存在上述眾多問題，對(duì)其進(jìn)行改造已成當(dāng)務(wù)之急。
2001年底，二煉鋼開始擴(kuò)容改造。為了提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，解決使用液力耦合器帶來的眾多問題，新?lián)徜摏Q定進(jìn)行變頻改造。
二、變頻器改造方案
要求變頻器要有高可靠性，長期運(yùn)行*。
要求變頻器有旁路功能，一旦出現(xiàn)故障，可使電機(jī)切換到工頻運(yùn)行。
調(diào)速范圍要大，效率要高。
具有邏輯控制能力，可以自動(dòng)按照吹氧周期升降速。
有共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)設(shè)置，能使電機(jī)避開共振點(diǎn)運(yùn)行，讓風(fēng)機(jī)不喘震。
經(jīng)過多方調(diào)研、比較，最后新?lián)徜撏?*****合作，共同制定了1號(hào)轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造方案，改造方案如下：
1、設(shè)備配置
KM：變頻器供電的高壓真空斷路器
KG1、KG2、KG3： 真空接觸器
BPQ：HARSVERT-A06/080變頻器
DJ： 440KW/6KV異步電動(dòng)機(jī)。
KM為原有高壓開關(guān)，KG1、KG2、KG3。
DJ為原有異步電機(jī)，如果將來擴(kuò)容到630KW/6KV普通三相異步電機(jī)，變頻器必須具備驅(qū)動(dòng)能力。
風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，如果變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障，應(yīng)將電機(jī)自動(dòng)切換到工頻電網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)前吹煉周期結(jié)束后，自動(dòng)斷開KG3，檢修變頻器，變頻器檢修完畢后，通過復(fù)位按鈕，自動(dòng)返回原變頻調(diào)速狀態(tài)。如果在低速運(yùn)行，則立即斷開KG3，開始檢修。這樣，在變頻器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)入工頻電網(wǎng)中，負(fù)載不用停機(jī)，滿足現(xiàn)場(chǎng)不能停機(jī)的要求。
2、電機(jī)及風(fēng)機(jī)參數(shù)
電機(jī)參數(shù)： 風(fēng)機(jī)參數(shù)：
型 號(hào)： JK134-2 型號(hào)：D700-13-2
額定功率： 440KW 進(jìn)氣容積流量：700m3/min(混合煤氣)
額定電壓： 6KV 壓力增加值： 2600mmH2O
額定頻率： 50Hz 進(jìn)氣溫度： 35℃
額定電流： 50A 主軸轉(zhuǎn)速： 2975rpm
額定功率因數(shù)：0.89 軸功率： 370kw
額定效率： 92.5%
額定轉(zhuǎn)速： 2970rpm
3、除塵風(fēng)機(jī)工藝要求
1）吹煉工藝周期
A到B為兌鐵加廢鋼時(shí)間。
B到C為風(fēng)機(jī)升速時(shí)間，可以調(diào)節(jié)。
C到D為吹氧時(shí)間。
D點(diǎn)風(fēng)機(jī)開始減速。
D到E為倒?fàn)t測(cè)溫取樣時(shí)間。
E到F為出鋼時(shí)間。
F到G為濺渣時(shí)間。
整個(gè)吹煉工藝周期約21分鐘，其中高速時(shí)間（C到D）12分鐘。高速定為45Hz,可以調(diào)節(jié)；低速定為5Hz,可以調(diào)節(jié)。
2）變頻器和現(xiàn)場(chǎng)接口
在B點(diǎn)，由現(xiàn)場(chǎng)提供一對(duì)閉合節(jié)點(diǎn)（氮氧轉(zhuǎn)換點(diǎn)），變頻器從低速向高速啟動(dòng)。在C點(diǎn)，變頻器到達(dá)高速后，給現(xiàn)場(chǎng)提供一對(duì)閉合節(jié)點(diǎn)（高速狀態(tài)節(jié)點(diǎn)），以便現(xiàn)場(chǎng)操作工進(jìn)行下氧槍工作。在D點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)向變頻器提供另一對(duì)閉合節(jié)點(diǎn)（風(fēng)機(jī)減速點(diǎn)），變頻器開始降速，降速時(shí)間不作具體要求，但在減速過程中如果需要提速，變頻器應(yīng)能滿足提速要求。
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、氮氧切換節(jié)點(diǎn)、氧槍位置節(jié)點(diǎn)三者滿足如下關(guān)系：
現(xiàn)場(chǎng)提供給變頻器的兩對(duì)節(jié)點(diǎn)（氮氧轉(zhuǎn)換點(diǎn)、風(fēng)機(jī)減速點(diǎn)）及變頻器提供給現(xiàn)場(chǎng)的高速狀態(tài)節(jié)點(diǎn)均為無源節(jié)點(diǎn)，具有2A/30VDC或0.8A/230VAC的容量。
3）變頻器技術(shù)指標(biāo)
輸入電壓 三相交流有效值 6.3KV±10％
輸入頻率 50±5Hz
輸出電壓 三相正弦波電壓0-6KV
輸出頻率 0-50Hz
頻率分辨率 0.01HZ
加速時(shí)間 可按工藝要求設(shè)定
減速時(shí)問 可按工藝要求設(shè)定
頻率設(shè)定方式 高低兩級(jí)速度，可在0-50Hz范圍內(nèi)調(diào)整
故障診斷及檢測(cè) 自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)定位
網(wǎng)側(cè)功率因數(shù) 0．95（高速時(shí)）
過載保護(hù) 120％l分種（每10分鐘）、150％立即保護(hù)
防護(hù)等級(jí) IP20
環(huán)境溫度 0-40℃
環(huán)境濕度 90%,無凝結(jié)
海拔高度 1000米以下
三、設(shè)備運(yùn)行情況
2001年底我公司向******定購了一臺(tái)高壓變頻器，型號(hào)為HARSVERT-A06/080，2002年3月14日變頻器正式投入使用，我們認(rèn)為該變頻器的生產(chǎn)、安裝、調(diào)試周期都很短，總共僅有3個(gè)多月的時(shí)間，為1號(hào)轉(zhuǎn)爐按時(shí)投產(chǎn)提供了有力的保證。
1、 同原來使用液力耦合器比較，******生產(chǎn)的高壓變頻器有以下優(yōu)點(diǎn)：
運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。原來使用液力耦合器大概40天左右就必須更換軸承，每次需停爐半天左右，帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。HARSVERT-A變頻器具有免維護(hù)的特點(diǎn)，只需定期更換柜門上的通風(fēng)濾網(wǎng)，不用停機(jī)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。
2、節(jié)能，大大降低了噸鋼電耗。
3、電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了真正的軟啟動(dòng)、軟停運(yùn)，變頻器提供給電機(jī)的無諧波干擾的正弦波電流，降低了電機(jī)的故障次數(shù)。同時(shí)，變頻器設(shè)置共振點(diǎn)跳轉(zhuǎn)頻率，避免了風(fēng)機(jī)長期在共振點(diǎn)運(yùn)行，使風(fēng)機(jī)工作平穩(wěn)，風(fēng)機(jī)軸承磨損減少，延長了電機(jī)、風(fēng)機(jī)的使用壽命和維修周期，提高了風(fēng)機(jī)的利用時(shí)率。
4、變頻器自身保護(hù)功能完善，同原來繼電保護(hù)比較，保護(hù)功能更多，更靈敏，大大加強(qiáng)了對(duì)電機(jī)的保護(hù)。在變頻器調(diào)試期間，變頻器自動(dòng)保護(hù)，報(bào)電機(jī)過流。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)有一相線鼻子發(fā)生斷裂，電機(jī)缺相運(yùn)行，造成過流。我們及時(shí)進(jìn)行了檢修，避免了事故的擴(kuò)大化。
5、變頻器同現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無縫接口，滿足生產(chǎn)的需要。變頻器內(nèi)置PLC，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接入靈活。轉(zhuǎn)爐為變頻器提供一對(duì)高速、低速節(jié)點(diǎn)，變頻器按照節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)自動(dòng)高速、低速往復(fù)運(yùn)行；將以前儀表柜中的轉(zhuǎn)爐的煙氣流量、煙氣溫度信號(hào)接入變頻器，把儀表柜拆除，大大節(jié)約了場(chǎng)地。變頻器自帶轉(zhuǎn)速測(cè)定，原來同電機(jī)相連的測(cè)速器也被取消，由變頻器為現(xiàn)場(chǎng)直接提供電機(jī)轉(zhuǎn)速指示，
6、適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)，有時(shí)電網(wǎng)電壓高達(dá)6.9KV，變頻器仍能正常運(yùn)行。
7、同液力耦合器比較，在加速期間大大減小了噪聲，削弱了噪聲污染。由于不用定期拆換軸承，減少了機(jī)油對(duì)環(huán)境的污染，使風(fēng)機(jī)房的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有了極大改善。
四、節(jié)能分析
改造之前，1＃2＃3＃轉(zhuǎn)爐的工況均相同，改造后1＃轉(zhuǎn)爐可以同2＃、3＃轉(zhuǎn)爐作對(duì)比，最終以噸鋼除塵電耗來分析節(jié)能數(shù)據(jù)。
同液力耦合器比較，噸鋼除塵電耗平均減少2.76度/噸；
1＃轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)鋼量今年預(yù)計(jì)為35萬噸，電價(jià)為0.44元/度；
年節(jié)電總額為：35萬噸×2.76×0.44＝425040元，節(jié)電率為39.2%。
同時(shí)由于HARSVERT-A變頻器的可靠性，避免了原來液力耦合器發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)爐停爐造成高爐甩鐵的情況發(fā)生，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益也是是巨大的。
