高壓變頻調速系統在大冶特鋼四煉鋼電爐除塵風機上的應用
北京利德華福技術有限公司

大冶特鋼四煉鋼廠設置7#、8#兩個煉鋼電爐，每個電爐配置除塵風機一臺（配套電機功率1600kw），電爐除塵風機需要六種風量來適應電爐煉鋼工藝要求，為了提高風機的運行效率，該電爐除塵風機需要進行變頻調節，除塵風機高壓變頻器采用北京利德華福技術有限公司生產的Harsvert系列，并于2003年8月13日調試完畢投入運行。
除塵風機工藝要求
大冶特鋼四煉鋼廠設置7#和8#兩個煉鋼電爐，煉鋼電爐在正常的冶煉過程中，一個冶煉周期分為如下時間段：①加鐵水3分鐘，②裝料3分鐘，③供電21分鐘，④供電供氧30分鐘，⑤等樣5分鐘，⑥出鋼5分鐘，⑦堵眼3分鐘，總共大約70分鐘，其中①②⑤⑥⑦五個時間段煙塵較少，除塵風機可以低速運行，低速運行時間共19分鐘，占總冶煉周期的27%。考慮風機本身的加減速過程，低速運行的時間比重按20%計算。考慮設備檢修，年運行時間按300天計算。按冶煉工藝要求，煙塵較大時需要120萬立方米/小時的風量，由1600KW風機全速運行，提供風量85萬立方米/小時，另配560KW風機全速運行，提供風量35萬立方米/小時。煙塵較小時需要80萬立方米/小時的風量，560KW風機全速運行，提供風量35萬立方米/小時，1600KW風機調速運行，提供風量45萬立方米/小時（為額定風量的52.9%）。
A1-A2為加鐵水和裝料時間（低速）
A3-A4為供電和供電供氧冶煉時間（高速）
A5-A6為等樣、出鋼、堵眼時間（低速）
A2為爐前生產現場采集的電爐送電和送氧信號開始由低速升速至高速的升速點
A4為爐前生產現場采集的電爐停送電和停送氧信號開始由高速減速至低速的減速點
為適應生產變化電爐除塵風機在低速段暫定需要5種風量來適應電爐煉鋼工藝要求。
A到B為低速段的第一低速段（最低速），B到P為低速段第五低速段（最高速），Q到R低速段的第一低速段（最低速）；
B到D為第二個低速段，其中B到C為風機升速時間；
D到F為第三個低速段，其中D到E為風機升速時間；
F到H為第四個低速段，其中F到G為風機升速時間；
H到J為第五個低速段，其中H到I為風機升速時間；
風機升速時可以根據需要跨越任一升速點；
J點風機開始減速。
J到L為第五個低速段轉換為第四個低速段，其中J到K為風機減速時間；
L到N為第四個低速段轉換為第三個低速段，其中L到M為風機減速時間；
N到P為第三個低速段轉換為第二個低速段，其中N到O為風機減速時間；
P到R為第一低速段，其中P到Q為風機減速時間；
Q到R為低速段的第一低速段（最低速）。
大冶特鋼四煉鋼廠電爐除塵風機采用HARSVERT-A06/220變頻器進行調速控制，外加工頻旁路開關柜，變頻器為直接高-高方式的電壓源型，變頻器的主要性能指標如下：變頻器容量2250KVA，額定輸出電流220A，輸入頻率45Hz到55Hz，額定輸入電壓6000V，允許電壓波動±10%，輸入功率因數≥0.96（大于20%負載時），輸出頻率范圍按五級速度，0Hz到50Hz范圍內調整（即：調速范圍0～100%），變頻器效率≥98%（不含輸入變壓器），輸出頻率分辨率0.01Hz，無級調速，過載能力120%一分鐘，150%立即保護。加速時間可按工藝要求設定，減速時問可按工藝要求設定。

變頻器與現場接口表

輸入通道			輸出通道
DI:0.0	遠程啟動指令	操作臺	DO:0.0	遠程啟動指令	內部已定義
DI:0.1	遠程停機指令	操作臺	DO:0.1	遠程緊急停機指令	內部已定義
DI:0.2	遠程緊急停機指令	操作臺	DO:0.2	遠程停機指令	內部已定義
DI:0.3	遠程/近程 控制選擇	內部已定義	DO:0.3	系統復位	內部已定義
DI:0.4	報警解除	內部已定義	DO:0.4	工控機復位	內部已定義
DI:0.5	系統復位	內部已定義	DO:0.5	故障報警	PLC定義
DI:0.6	緊急停機	內部已定義	DO:0.6	故障狀態	PLC定義
DI:0.7	控制器就緒	內部已定義	DO:0.7	工頻運行指示	操作臺
DI:1.0	速度達到給定	內部已定義	DO:1.0	高壓合閘允許	電氣定義
DI:1.1	故障跳閘	內部已定義	DO:1.1	高壓緊急分斷	電氣定義
DI:1.2	高壓就緒	內部已定義	DO:1.2	變頻正常運行指示	操作臺
DI:1.3	變壓器超溫報警	內部已定義	DO:1.3	變壓器超溫報警	PLC定義
DI:1.4	變壓器過熱跳閘	內部已定義	DO:1.4	變壓器過熱報警	PLC定義
DI:1.5	柜門連鎖報警	內部已定義	DO:1.5	備用	用戶可定義
DI:1.6	單元風機故障	內部已定義	DO:1.6	備用	用戶可定義
DI:1.7	UPS掉電報警	內部已定義	DO:1.7	備用	用戶可定義
DI:2.0	高速	操作臺
DI:2.1	低速1	操作臺
DI:2.2	低速2	操作臺
DI:2.3	低速3	操作臺
DI:2.4	低速4	操作臺
DI:2.5	低速5	操作臺
DI:2.6	備用	用戶可定義
DI:2.7	備用	用戶可定義

變頻器與四煉鋼廠PLC控制系統接口：四煉鋼廠PLC為西門子S7-300，變頻器內置PLC為西門子S7-200，通訊時以四煉鋼廠PLC作為主站，變頻器PLC作為從站，實現數據通訊；變頻器需上傳到四煉鋼廠PLC的信息包括：故障報警（綜合）、高壓合閘允許、高壓緊急分斷、模擬量信號：變頻器運行頻率、變頻器輸入電流（4-20mA電流源，帶載能力大于500Ω）。
變頻器與四煉鋼廠現場接口：變頻器與四煉鋼廠電動機就地操作箱以硬線連接方式實現，四煉鋼廠就地操作箱上應包括：按鈕類：啟動按鈕（帶指示）、停止按鈕（帶指示）；指示燈類：變頻正常運行指示、工頻運行指示；變頻器與四煉鋼廠爐前操作臺以硬線連接方式實現，四煉鋼廠爐前操作臺上應包括：按鈕類：高速按鈕（帶指示）、低速1（最低速）按鈕（帶指示）、低速2按鈕（帶指示）、低速3按鈕（帶指示）、低速4按鈕（帶指示）、低速5（最高速）按鈕（帶指示）；變頻器向就地操作箱提供的信號為：狀態信號：變頻器正常運行、工頻運行；就地操作箱向變頻器提供的信號為：遠控指令：啟動、停止；爐前操作臺向變頻器提供的信號為：工況轉速指令：高速指令、低速1指令、低速2指令、低速3指令、低速4指令、低速5指令；變頻器與高壓開關柜的連鎖信號：高壓緊急分斷。以上開關量均采用無源接點輸出，定義為接點閉合時有效，接點容量均為AC220V/3A。
變頻器遠程/近程控制選擇，當變頻器遠程/近程控制選擇開關打到遠程位置時，控制權交給電動機就地操作箱，當變頻器遠程/近程控制選擇開關打到近程位置時，控制權交給變頻器。

除塵風機運行測試情況
各速度點的變頻器運行記錄：

速度點	電機轉速	變頻器頻率	輸入電流A	輸出電流A	運行情況
1	225轉/分	15 Hz	6.69	55.22	加鐵水、裝料、等樣、出鋼、堵眼 時間段煙塵較少，除塵風機可以低速運行，低速運行時間共19分鐘，占總冶煉周期的27%，需要大風機45萬立方米/小時的風量。
2	375轉/分	25 Hz	20.50	66.91
3	375轉/分	25 Hz	20.50	66.91
4	525轉/分	35 Hz	32.42	99.09
5	645轉/分	43 Hz	94.40	126.90
6	750轉/分	50 Hz	178.10	201.60	供電、供電供氧時間段煙塵較多，除塵風機需要高速運行，高速運行時間51分鐘，占總周期73%，需要大風機全速運行，提供85萬立方米/小時的風量。

電爐除塵風機未上變頻以前，在各種工況下的電機工作電流為180A，采用變頻調速后在除塵風機低速段平均節電率在47.5%以上。
2003年10月

高壓變頻調速系統在大冶特鋼四煉鋼電爐除塵風機上的應用圖片