濰鋼煉鐵廠風機變頻器運行現場
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一、前言
濰鋼集團公司煉鐵廠現有4座高爐2條燒結生產線，高爐冶煉既連續不間斷作業，同時又是用電耗能大戶。隨著國家節能減排政策的出臺，企業節能改造勢在必行。高壓交流變頻調速技術是上世紀90年代迅速發展起來的一種新型電力傳動調速技術。2008年1月我廠采用北京合康億盛公司產的10kV和6kV變頻器用于交流電機的變頻調速，其技術和性能遠遠勝過以前采用的調速方式（如串級調速、液力耦合器調速、轉子水阻調速等）。我公司選用的合康高壓變頻器在煉鐵廠4號高爐熱風爐1＃助燃風機、爐前除塵風機、原料除塵風機、1＃2＃噴煤收塵風機、1＃燒結機尾除塵風機共6臺設備進行第一期節能改造，并在5月份陸續安裝調試完成，穩定運行至今。使我公司成為國產高壓變頻器的品牌基地。
濰鋼集團公司煉鐵廠現有4座高爐2條燒結生產線，高爐冶煉既連續不間斷作業，同時又是用電耗能大戶。隨著國家節能減排政策的出臺，企業節能改造勢在必行。高壓交流變頻調速技術是上世紀90年代迅速發展起來的一種新型電力傳動調速技術。2008年1月我廠采用北京合康億盛公司產的10kV和6kV變頻器用于交流電機的變頻調速，其技術和性能遠遠勝過以前采用的調速方式（如串級調速、液力耦合器調速、轉子水阻調速等）。我公司選用的合康高壓變頻器在煉鐵廠4號高爐熱風爐1＃助燃風機、爐前除塵風機、原料除塵風機、1＃2＃噴煤收塵風機、1＃燒結機尾除塵風機共6臺設備進行第一期節能改造，并在5月份陸續安裝調試完成，穩定運行至今。使我公司成為國產高壓變頻器的品牌基地。
二、工況簡述
我公司4＃高爐熱風爐是為1300m3高爐配套的內頂燃式熱風爐，格子磚為蓄熱載體，以燃燒高爐煤氣為主，燃燒制度為兩燒一送，拱頂的溫度可達到1300℃，煙道溫度在規定的時間內達到300℃，為高爐送風的溫度為1100℃左右。助燃風機的作用是抽取大氣中的空氣，引入熱風爐中為其助燃。風機型號為9-28-14D,全壓40800－12000Pa，電機型號YKK450-4 10kV 400kW ,燒爐需用風量10萬m3/h 風壓：4kPa 換爐時6kPa，風機進風閥開度在30％，改造前通過調節風機進風閥開度和放散閥開度滿足工藝要求，在調整過程中容易產生喘震現象，對設備危害性大，并且風機運行噪音大，電機低負載率功率因數低耗能大。
高爐出鐵時會有大量的黃煙，并伴有廢氣和灰塵，4＃高爐是1300m3，每天出11爐鐵水，每次大約50分鐘，間隔30分鐘，通過爐前除塵風機引出由布袋除塵進行處理。改造前通過調整液力耦合器轉速控制布袋除塵箱體壓差調整除塵效果，出鐵時高轉速，不出鐵時低轉速。為了保護電機設備，進風閥開度50％，設備利用率大大降低。
為高爐生產所供的原料，進爐前需篩分，4＃高爐供料系統大小料倉18個，因篩分產生的揚塵點近百個。原料除塵風機的作用是把上料過程中產生的灰塵集中收集處理。改造前電機電流大溫度高風機進口閥開度只能在50％，限制了除塵效果。
我廠4＃高爐年產百萬噸以上，為節能減排，2008年5月首先對熱風爐助燃風機、爐前和原料除塵風機所配置的10kV400kW、10kV1120kW、10kV1000kW電機進行變頻改造，目前運行情況良好，而且調節簡單、省時省力，耗電量比改造前明顯減少。
三、變頻前后耗電情況對比
我廠于2008年5月起開始將高壓變頻器應用在4號高爐1＃助燃風機、爐前除塵風機、原料除塵風機的節能改造，目前高壓變頻運轉穩定，平均節電率達到30%以上，取得了顯著的經濟效益。表1是我廠安裝高壓變頻前后數據對比。（注：其它3臺的數據還在檢測中）
表1淮鋼集團煉鐵廠安裝高壓變頻前后數據對比
四、可靠性
經過對4號高爐爐前除塵原系統進行分析，對原系統的風壓、風量控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，由變頻器對電機本身進行調速，最后達到工況要求值。液力耦合器本身能耗達10%左右，而且需要油泵及冷卻水來輔助運行，故障率較高，維護成本高，特別是在夏季因耦合器產生熱量較大，需加入四組冷油器，用循環水強降溫，水消耗量大，資源浪費嚴重。原料除塵系統沒有液力耦合器，只有進風閥。直接由變頻器對電機本身進行調速。變頻器設備接入用戶側高壓開關和擬改造電機之間，變頻器控制分為遠程和就地操作。為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時將電機切換至工頻狀態下運行，且切換方式為手動切換。電機、高壓斷路保留了用戶原有設備。我們保留了原操作系統，變頻器故障時，電機手動切換到工頻運行后，操作工按照改造前的操作達到工況要求。變頻器及其工頻旁路開關由變頻器整體配套提供。改造后操作簡單，避免了因操作失誤引發的事故。進風閥全開，減少風道的振動，通過變頻調速后啟動制動平穩，沒有大電流的波動，不對設備產生沖擊，延長使用壽命，降低了故障率。
經過對4號高爐爐前除塵原系統進行分析，對原系統的風壓、風量控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，由變頻器對電機本身進行調速，最后達到工況要求值。液力耦合器本身能耗達10%左右，而且需要油泵及冷卻水來輔助運行，故障率較高，維護成本高，特別是在夏季因耦合器產生熱量較大，需加入四組冷油器，用循環水強降溫，水消耗量大，資源浪費嚴重。原料除塵系統沒有液力耦合器，只有進風閥。直接由變頻器對電機本身進行調速。變頻器設備接入用戶側高壓開關和擬改造電機之間，變頻器控制分為遠程和就地操作。為了充分保證系統的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時將電機切換至工頻狀態下運行，且切換方式為手動切換。電機、高壓斷路保留了用戶原有設備。我們保留了原操作系統，變頻器故障時，電機手動切換到工頻運行后，操作工按照改造前的操作達到工況要求。變頻器及其工頻旁路開關由變頻器整體配套提供。改造后操作簡單，避免了因操作失誤引發的事故。進風閥全開，減少風道的振動，通過變頻調速后啟動制動平穩，沒有大電流的波動，不對設備產生沖擊，延長使用壽命，降低了故障率。
爐前出鐵場除塵風機現場
針對4高爐助燃風機特殊工藝要求：3座熱風爐兩燒一送，約2小時換爐一次，換爐操作時間約10分鐘，這期間需要頻繁開關多個閥門，重要的是控制好風壓、風量。所以改造過程中現場操作箱除保留緊急停機按鈕和必要的信號指示外，其余頻率給定、電流顯示、故障指示接入上位機通過PLC控制，提高了可靠性。進風閥全開，控制電機轉速滿足工藝要求，喘震現象完全消除，噪音降低改善了周圍環境。
4號高爐助燃風機現場
五、改造過程簡述為了鋪設電纜方便，根據我廠現場環境的實際情況，我們把助燃風機變頻柜安置在4＃高爐10kV開關站，在原料和出鐵場除塵高配室附近新建一變頻器專用房來安放出鐵場除塵變頻柜和原料除塵變頻柜。機旁操作箱就安置在電機平臺下面，非常方便。為減小安裝成本，動力電纜保留了原高壓柜至電機的電纜，將電纜原接線由高壓柜牽至變頻器，再重新由高壓柜到變頻器敷設一根動力電纜，由于變頻器房與高壓室間隔一段距離，從變頻器到電機電纜需作一中間接頭。其余控制聯鎖信號電纜新放，這樣施工過程獨立，減少對接時間，工作量不大。
原料除塵風機現場
由于現場灰塵較大，而變頻器為強迫風冷，設備內空氣流通量較大，為保障變頻器盡量少受外界灰塵的影響，在房間通風設計上，設計了大面積專用進風窗。通風窗采用專用過濾棉濾網，這樣使進入變頻器室內的空氣經過通風窗濾灰，進入變頻器室內的灰塵大大減少。由于使用的變頻器功率較大，為保證足夠的通風冷卻效果，在變壓器柜頂和功率柜頂分別獨立安裝了一整體風罩，與各自的出風口連成整體，保證變頻器整體冷卻通風要求，即使在夏季高溫季節也不需開空調進行降溫。
專門制作的風道
六、變頻改造總結
根據我廠對部分風機的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結變頻器改造有以下優點。
1、安裝簡單，即將原高壓開關柜與電動機之間插入安裝變頻器，對原有接線改動不大。
2、操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機、停機和頻率調整。
3、能進行無級調速，調速范圍廣，且調速精度高，適用性強。
4、保護功能完善，故障率低，排風機啟動平穩，啟動電流小，可靠性 高。
5、電動機不需長期高速運行，工作電流大幅度下降，解決了電機溫升高的問題，節電效果顯著。
6、由于變頻器取代了液耦調速，消除了機械及液壓高故障率的缺陷，設備維護費用降低。
7、電動機運行振動及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。
交流變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應用在調速、節電、軟啟動方面，對企業有很大的實用價值。合康公司高壓變頻器對我廠部分風機電機進行了成功的改造，節能效果明顯，提高了整個系統的工藝性能，得到車間的好評，我們二期、三期的高壓變頻器改造正在計劃中。
根據我廠對部分風機的高壓變頻器的安裝及使用情況，總結變頻器改造有以下優點。
1、安裝簡單，即將原高壓開關柜與電動機之間插入安裝變頻器，對原有接線改動不大。
2、操作使用方便，變頻器操作只有簡單的開機、停機和頻率調整。
3、能進行無級調速，調速范圍廣，且調速精度高，適用性強。
4、保護功能完善，故障率低，排風機啟動平穩，啟動電流小，可靠性 高。
5、電動機不需長期高速運行，工作電流大幅度下降，解決了電機溫升高的問題，節電效果顯著。
6、由于變頻器取代了液耦調速，消除了機械及液壓高故障率的缺陷，設備維護費用降低。
7、電動機運行振動及噪聲明顯下降，軸承溫度也有很大的下降。
交流變頻調速器，以適用性強、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用戶的歡迎。它應用在調速、節電、軟啟動方面，對企業有很大的實用價值。合康公司高壓變頻器對我廠部分風機電機進行了成功的改造，節能效果明顯，提高了整個系統的工藝性能，得到車間的好評，我們二期、三期的高壓變頻器改造正在計劃中。