高压变频器在转炉除尘风机中的应用

1、高压变频器在转炉除尘风机中的应用摘要:介绍了湖北三环发展股份有限公司在驻马店南方钢铁工业公司炼钢厂转炉除尘风机的 改造实例。通过对除尘风机变频改造的技术分析和试验验证，表明使用高压变频系统后节能 效果明显，对设备的运行工况也有较大改善。关键词：高压变频器；转炉；除尘风机；The application of high voltage converter in dustremoving fan of converterAbstract: The restructuring example on Zhumadian South Steel Industry Corporation by Hubei

2、 Sanhuan Development Co. Ltd is mentioned. Through the technology analysis and experimental validation of frequency conversion restructuring on dust removing fan, it is indicated that significant energy saving effect and better functional performance of devices are obtained after the use of high vol

3、tage converter system.Key words: high voltage converter; converter; dust removing fan;引言近年来，随着经济发展、技术进步、人们认识水平的提高，国家对环境保护 和能源节约越来越重视。工厂属于大型耗能单位和主要的污染物排放单位，因此 对工厂进行技术改造，降低其能耗和污染排放具有重要的意义。以钢铁行业为例，2006年钢铁行业用电量占全国发电量得比例超过了 10%， 并且2007年第一季度用电量相比2006年增长了 29 . 01%。因而针对钢铁行业 的节能改造非常重要。炼钢厂在冶炼过程中，高温铁水会同空气发生剧烈的

4、化学反应，产生大量的 烟气。这种烟气一方面会污染环境，另一方面会对现场工人造成伤害。为了降低 污染，改善工作环境，需要给炼钢厂的冶炼炉添加除尘设备，目前常采用除尘风 机。1、除尘风机工艺炼钢厂在冶炼过程中，每个冶炼周期可分为不同时间段，不同时间段内，除 尘风机工作情况也会有区别。以驻马店南方钢铁工业公司炼钢厂转炉除尘风机运 行情况为例进行说明。该转炉一次除尘系统有两套除尘风机，其中一套作为备用； 二次除尘系统有一套除尘风机。该转炉吹炼工艺如下图：其中：A到B为兑铁加废钢时间，约2分钟；B到C为风机升速时间，约30秒，可调；C到D为吹氧时间，约15分钟；D点风机开始减速，约30秒，可调；D到E为

5、倒炉测温取样时间，约2分钟；E到F为出钢时间，约2分钟；F到G为溅渣时间，约3分钟；整个吹炼工艺周期约25分钟，其中高速时间（C到D） 15分钟。图1转炉吹炼工艺周期图在吹氧过程中有较高的除尘要求，需要除尘风机进行高速运转。而在兑铁加 废钢、倒炉测温取样、出钢、溅渣过程，对除尘要求较低，除尘风机低速运行即 可满足要求。根据实际测量，除尘风机升速和减速时间可并入低速运行时间进行 计算，对结果影响较小。除尘系统在变频改造前主要采用液力耦合器调节除尘风机运行速度，其高速 运行转速为2985转/分钟，低速运行转速为2450转/分钟。2、变频改造方案2.1系统参数驻马店南方钢铁工业公司于2006年底对炼

6、钢厂除尘风机进行了变频改造， 系统参数如下：电机型号YKK500-2额定电压10KV额定电流51.9A额定功率800KW额定功率因数0.87额定转速2985rpm调节方式不调接线方式Y实际工作电流30 32A实际功率因数0.82制造厂江苏锡安达防爆电机股份有限公司表1 一次除尘铭牌风机参数及运行参数电机型号YKK500-6额定电压10KV额定电流45.2A额定功率630KW额定功率因数0.856额定转速994rpm接线方式Y调节方式不调实际工作电流40 45A实际功率因数0.83表2二次除尘风机铭牌参数及运行参数另：一次除尘风机年运行小时数：7500h；二次除尘风机年运行小时数：5000h；结

7、算电价：0.5元/kWh进行变频改造前，除尘系统主要采用液力耦合器调节除尘风机运行速度，存 在着控制精度差、调速范围窄、效率低、损耗大等缺点。2.2调速要求本次转炉除尘风机变频改造采用湖北三环发展股份有限公司生产的两套高 压变频设备，分别是：配备给一次除尘风机的SH-HVF-Y10K/1000型和配备 给二次除尘风机的SH-HVF-Y10K/800型各一套。除尘风机有两个主要工作状态，相应的，变频器预设两个速度点，速度点1 对应除尘风机高速运转状态，速度点2对应除尘风机低速运转状态。经过现场测 算，对于一次除尘风机：当输入频率为40Hz时，可保证除尘风机处于高速运转 状态；当输入频率为25Hz

8、时，可保证除尘风机处于低速运转状态。对于二次除 尘风机：当输入频率为45Hz时，可保证除尘风机处于高速运转状态；当输入频 率为25Hz时，可保证除尘风机处于低速运转状态。在每个吹炼工艺周期中，除 尘风机工作在高速状态所占比例为：15/25 = 60% ；除尘风机工作在低速状态所 占比例为：1-60%=40%。同时，由于一次风机和二次风机作用不同，他们实 际运行的工作状态也有差别。具体如下表：速度点风机类型风机运行状态对应频率所占比例1一次风机高速运转40Hz60%2一次风机低速运转25Hz40%1二次风机高速运转45Hz60%2二次风机低速运转25Hz40%表3除尘风机运行状态图同时，变频器还

9、提供优良的人机界面。工作人员可以根据现场情况，通过该 人机界面修改相关参数，及时调整除尘风机的运行状态，保证除尘效果。3、节能效果预测3.1变频改造前除尘风机耗电量根据表14中的运行参数，可得：一次除尘风机年耗电量W =1.732xU XIX cospx H =t11.732x1 0KVx 3Ax 0. X2 7500 = 455x7500KWh =3412500KWh二次除尘风机年耗电量W =1.732xU x I x cospx H =H2.732x10KV x 43 Ax 0.83x5000h = 618x 5000 =3090000KWh3.2变频改造后除尘风机耗电量除尘风机变频改造后

10、，根据工程上的经验公式，进行耗电量计算。(1)一次除尘风机变频改造后年耗电量根据现场测算，除尘风机运行在40Hz频率下时，转速为2450rpm。w = P X (N /N)X60% X7500=*55x1(2450/ 2985)x60%x7500=374x60%x7500=1680528K呦W = P x (25/50)3 x40% x7500=8230 x(25/50) 3 x40%x7500=100 x40%x7500=300000K呦W, = W + W =1980528 KWh取变频器的效率为门=0.96W =W /门=2063050KWh(2)二次除尘风机变频改造后年耗电量根据现场测

11、算，除尘风机运行在45Hz频率下时，转速为900rpm。W = P x (900/995) x60% x5000=6118x(900/995) x60%x5000 =559x60%x5000=1677000KWhW = P x(25/50)3x40%x5000 =(530 x(25/ 50)3 x40%x5000=157500KWhW后 =W +W = 1834500KWh取变频器的效率为门=0.96W =W /门=1910938KWh3.3预测节能效藁后一次除尘风机节能：AW = W W =3412500 - 2063050=1346450KWh 1前1后1F =AW x 0.5 幻 67

12、万元 11二次除尘风机节能：w = W W =1179062KWhF =AW 罗0.5 丁59 万元22以上计算是基于一次除尘风机每天运行24小时，二次除尘风机每天运行16 小时的情况的，两台除尘风机变频改造一年节约的电费大约为126万元。另外， 此节能计算为初步理论计算，所用数据也为平均值，当该转炉生产情况变化时， 变频节能效果也会不同。实际变频改造节能情况与计算值存在一定偏差。3.4实际节能运行数据2006年11月，湖北三环发展股份有限公司提供给驻马店南方钢铁工业有限 公司的高压变频器在现场系统相通工况下，做了电机在工频条件和变频条件下耗 电量对比试验。详细情况如下：高压变频器型 号SHH

13、VFY10K/1000SHHVFY10K/800负载类型一次除尘风机二次除尘风机电机功率800KW630KW运行情况工频条件运行变频条件运行工频条件运行变频条件运行启运时间2006/11/2412： 152006/11/1810： 272006/11/2412： 152006/11/1810： 27启运时间计量 电表读数1431.31418.1473.1454.8终止时间2006/11/2418： 152006/11/1816： 272006/11/2418： 152006/11/1816： 27终止时间计量 电表读数1432.21418.8475456.1总耗电量(KWh)0.9X4000

14、=36000.7X4000=28001.9X2000=38001.3X2000=2600平均每小时耗电量3600/6=6002800/6=4373800/6=6342600/6=434每小时节电量(KWh)600437 = 163634434=200节电率163/600=27.2%200/634=31.5%电价以0.5元/KWh计算，每年节省电费为：一次除尘风机节省电费：163X7500X0.5 = 61.125万元二次除尘风机节省电费：200X5000X0.5 = 50万元总计：每年节电费用为111.125万元。除了明显的节电，采用变频器还有以下优点：高压变频器优良的软启动/停止功能(可以零

15、转速启动)，启动过程最 大电流小于额定电流，大大减小了启动冲击电流对电动机合电网的冲击，有效减 小了电机故障，从而大大延长了电机的检修周期合使用寿命，同时还可有效避免 冲击负荷对电网的不利影响；变频改造后，原调节风门全开，大大减少其磨损，延长了风门使用寿 命，降低检修维护费用；变频改造后，原液力耦合器取消，节省了液力耦合器的维护费用；（4）高压变频器特有的平滑调节减少了风机以及电机的机械磨损，同时降 低了轴承、轴瓦的温度，有效减少了检修费用，延长了设备的使用寿命。（5）便于实现除尘控制系统自动化。除尘系统的风量经常需要根据工艺的 要求变化，在过去采用挡板调节时，由于执行机构的磨损和阀门特性的变化，往 往难以对风量进行精确控制。而变频调速方式则始终保持高精度的调节（0.1 0.01Hz），为实现除尘控制系统的自动化提供了优越的条件。4、结论湖北三环发展股份有限公司进入高压变频领域已经有十余年的时间，在高压 变频器的应用方面积累了大量经验。同时，三环公司还拥有自主研发、生产、销 售高压变频器的实力。目