重鋼煉鐵廠750m3高爐為新建高爐（新高爐）。鑒于原高爐出鐵過程中，爐口會排放大量紅棕色煙氣，一方面對環(huán)境造成污染；另一方面原運行方式為電機工頻運行，通過調(diào)節(jié)風門的出口擋板來調(diào)節(jié)風量來滿足出鐵工藝，大量電源在閥門上白白浪費。為解決該突出問題，降低損耗，我方?jīng)Q定對新高爐的除塵風機進行調(diào)速控制。

QF：廠方高壓真空斷路器（為變頻器提供6KV高壓電）
QS1、QS2、QS3： 手動隔離刀閘
BPQ：HARSVERT-A06/085變頻器
M： 630KW/6KV異步電動機。

2、電機及風機參數(shù)
電機參數(shù) 風機參數(shù)
型　　號： YKK560-10 　　額定流量： 410000m3/h
額定功率： 630KW 　　　主軸轉(zhuǎn)速： 595rpm
額定電壓： 6KV 　　　　　軸功率： 630KW
額定頻率： 50Hz
額定電流： 82.9A
額定轉(zhuǎn)速： 595rpm

3、除塵風機工藝要求
　　1)出鐵工藝周期
　　除塵風機在不出鐵時，只需要很低的轉(zhuǎn)速（甚至為零），根本不需要滿負荷運轉(zhuǎn)。利用高壓變頻器根據(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。

整個出鐵工藝高速時間約45分鐘，高速定為50Hz(可以調(diào)節(jié))；低速定為0Hz(可以調(diào)節(jié))。
　　2）監(jiān)控和操作
　　采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)對除塵風機進行高壓變頻改造具體實現(xiàn)過程如下：變頻器操作可以在本機控制，也可以遠程操作。變頻器包括一臺內(nèi)置的PLC，用于柜體內(nèi)開關信號的邏輯處理，以及與現(xiàn)場各種操作信號和狀態(tài)信號（如RS485）的協(xié)調(diào)，并且可以根據(jù)用戶的需要擴展控制開關量，增強了系統(tǒng)的靈活性。變頻器也可由控制室的上位機或操作臺進行操作，出鐵時，變頻器高速運行，不出鐵時，變頻器低速運行（甚至不運行）。可以根據(jù)工況需要自由設定，可以滿足工藝要求。
　　上位機：可以通過上位機進行遠程監(jiān)控，一方面便于用戶隨時了解設備運行情況，另一方面，也利于設備的遠程診斷和維護，故障問題可以及時得到解決。
　　3）變頻器技術指標
輸入電壓 　　三相交流有效值 6.0KV±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
加速時間 　　 可按工藝要求設定
減速時間 　　可按工藝要求設定
頻率設定方式 高低兩級速度，可在0-50Hz范圍內(nèi)調(diào)整
故障診斷及檢測 自動檢測，自動定位
網(wǎng)側(cè)功率因數(shù) 0.95（高速時）
過載保護 　　120％l分種（每10分鐘）、150％立即保護
防護等級 　　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、高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)原理

　　HARSVERT系列高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結(jié)構，主體結(jié)構由多組功率模塊串并聯(lián)而成，從而由各組低壓疊加而產(chǎn)生需要的高壓輸出，它對電網(wǎng)諧波污染小，總體諧波畸變THD小于4%，直接滿足IEEE519-1992的諧波抑制標準，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置；輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機，其工作原理如下：
　　1、電網(wǎng)電壓經(jīng)過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直交PWM電壓源型逆變結(jié)構，相鄰功率單元的輸出端串接起來，形成Y接結(jié)構，實現(xiàn)變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)每相由7個功率單元串聯(lián)而成，輸出相電壓可達3500V，線電壓達6kV左右，每個功率單元承受全部的電機電流，但只提供1/7相電壓和1/21的輸出功率。
　　2、每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣，二次繞組采用延邊三角形接法，實現(xiàn)多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。給功率單元供電的二次繞組每3個一組，分為7個不同的相位組。輸入電流波形接近正弦波，總的諧波電流失真小于1%，輸入的綜合功率因數(shù)可達0.95以上。
　　3、逆變器輸出采用多電平移相式PWM技術，同一相的功率單元輸出相同幅值和相位的基波電壓，但串聯(lián)各單元的載波之間互相錯開一定的電角度，實現(xiàn)多電平PWM，輸出電壓非常接近正弦波，每個電平臺階只有單元直流母線電壓大小，所以dv/dt很小，功率單元采用較低的開關頻率，以降低開關損耗，提高效率，由于采用移相式PWM，電機電壓的等效開關頻率大大提高，且輸出電平數(shù)增加。以6KV輸出電壓等級的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)為例，輸出相電壓均為11電平，線電壓均為21電平，輸出等效開關頻率為6kHz，電平數(shù)和等效開關頻率的增加有利于改善輸出波形，降低輸出諧波，由諧波引起的電機發(fā)熱、噪音和轉(zhuǎn)矩脈動都大大降低，因此對電機沒有特殊要求，可直接用于普通異步電機。

四、節(jié)能分析：

1、節(jié)能原理
　　當采用變頻調(diào)速時，可以按需要升降電機轉(zhuǎn)速，改變風機的性能曲線，使風機的額定參數(shù)滿足工藝要求，根據(jù)風機的相似定律，變速前后流量、壓力、功率與轉(zhuǎn)速之間關系為：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
Q1、H1、P1——風機在n1轉(zhuǎn)速時的流量、壓力、功率；
Q2、H2、P2——風機在n2轉(zhuǎn)速時相似工況條件下的流量、壓力、功率。
假如轉(zhuǎn)速降低一半，即：n2/n1=1/2，則P2/P1=1/8，可見降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率達到節(jié)能的目的。

　　
當采用變頻調(diào)速時，50Hz滿載時功率因數(shù)為0.96，工作電流比電機額定電流值要低許多，電流降為52A。由于變頻裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，可以為電網(wǎng)節(jié)約容量20%左右。
3、節(jié)能計算
　　根據(jù)變頻器的運行記錄，統(tǒng)計風機在一天中高低速度段的運行時間(風機高速運行時間占40%)，全年工作時制按8600小時計算,得到如下運行數(shù)據(jù)：
P高速=1.732×6×52×0.96×8600×40%=178.4
P原來=1.732×6×82.9×0.8×8600=592.7
年節(jié)電率:(P原來- P高速)÷P原來=69.8%

六、應用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的其他效果

　　改善了工藝。投入變頻器后除塵風機可以非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整風量，運行人員可以自如的調(diào)控，除塵風機運行參數(shù)得到了改善，提高了效率。
　　延長電機和風機的使用壽命。一般除塵風機均為離心式風機，啟動時間長，啟動電流大（約6～8倍額定電流），對電機和風機的機械沖擊力很大，嚴重影響其使用壽命。而采用變頻調(diào)速后，可以實現(xiàn)軟起動和軟制動，對電機幾乎不產(chǎn)生沖擊，可大大延長機械的使用壽命。
　　減少閥門機械和風機葉輪的磨損。減少了風機振動和軸承磨損。延長風機的大修周期，節(jié)省檢修費用和時間。
　　減少了維護費用和檢修工作量。原除塵風機在運行過程中，經(jīng)常造成風機和電機的損壞，維護工作量大，檢修費用高。自改變頻調(diào)節(jié)后保證了風機在正常范圍內(nèi)運行。
　　便于實現(xiàn)除塵控制系統(tǒng)自動化。除塵系統(tǒng)的風量經(jīng)常需要根據(jù)工藝的要求變化，在過去用擋板調(diào)節(jié)時，存在執(zhí)行機構的開度與流量的關系曲線的線性問題。往往由于執(zhí)行機構的磨損量過大，閥門特性發(fā)生變化，出現(xiàn)非線性問題，致使調(diào)節(jié)過程失誤，自動控制系統(tǒng)無法正常工作。而變頻調(diào)速始終保持在線性高精度0.1～0.01Hz的范圍內(nèi)工作，為實現(xiàn)除塵系統(tǒng)的自動化創(chuàng)造條件。