浅谈高压变频器在转炉除尘风机中的应用

第25卷第3期 2008年6月 邢台职业技术学院学报 JournalofXingtaiPolytethnicCollege Vbl．25No．3 Jun．2008 浅谈高压变频器在转炉除尘风机中的应用 孥i君 (邢台职业技术学院电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系，河北邢台054035) 摘要：本文结合转炉生产的实际工艺情况，介绍了东芝三菱高压变频器在炼钢厂转炉除尘风 机中的应用。通过变频调速系统的改造，实现了转炉除尘风机的高效运行，达到了节能降耗的 目的。 关键词：高压变频器；节能降耗；除尘风机 中图分类号：TM744文献标识码：B 文章编号：1008---6129(2008)O卜一0098__03 在炼钢厂转炉中，除尘风机是除尘净化系统的 动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响 生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场 人员的安全。 除尘风机在运行过程中需要调速。传统 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是 采用液力耦合器调速，这种调速方法是电机转速不 变，通过人工手动改变风口的大小来调节风速流 量，速度调节不准确，所以该种调速方法不但费时 费力，效率低，而且由于电机转速不变，耗能较大。 而采用高压变频器调速的方法是，不改变风口的大 小，而是通过改变风机的转速来调节风速流量，并 且通过PLC控制变频器还能进行自动精确的速度 调节，因此该种调速方法克服了液力耦合器调速的 缺点。德龙钢铁有限公司炼钢厂就是采用高压变频 技术对转炉除尘风机进行技术改造的。 一、炼钢除尘工艺简介 转炉吹炼过程中，炉口会排出大量棕红色烟 气，烟气温度高，含有易燃气体和金属颗粒，按照 我国1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》 (GBl6297．1996)，对烟气必须冷却、净化，由引 风机将其排至烟囱放散或输送到煤气回收系统中 备用。 由于转炉周期性间断吹氧，为满足节能和环保 需要，要求风机在整个炼钢工作周期内变速运行， 高速．7 L低速 A B C DEF o t 图1昀缤T萝周期 吹氧时高速运行，不吹氧时低速运行。吹炼工艺周 期如图l所示。 A到B为兑铁加废钢时间；B到C为风机提 速时间，可以调节；C到D为吹炼时间；D点风机 开始减速；D到E为倒炉测温取样时间；E到F为 出钢时间；F到G为溅渣时间。 整个吹炼周期约40分钟，其中高速时间(C 到D)约20分钟，高速定为44Hz，可以调节；低速 定为10Hz，也可调节。111 二、风机调速控制节电原理 根据流体力学原理可知，风量Q与转速11成 正比，电机的轴功率P与转速n三次方成正比。12J 即： Q／Ql=n／nl (1) P／P1=(n／n0’ (2) Ql为风机额定风量，nl为电机额定转速，Pl 为电机额定功率。 由(1)、(2)求得功率表达式 P／P1=(Q／Q1)’ (3) 设风机效率为定值，当风量降到Ql的80％时， 即转速降到n1的80％时，由式(3)可求得其轴功 率为：P轴=0．512Pl／qF，qF为风机的效率。当 风量降到50％Ql时，即转速相应降到50％nl时， 由式(3)可求得其轴功率为P轴=0．125Pl／qF 计算结果表明，当工艺要求减小风量时，如果 使风机转速降低，不仅可满足工艺要求，而且可使 电机轴功率大幅降低，从而节省大量电力；如果采 用人工调节阀门来减小风量，虽然也能达到工艺要 求，但是电机转速没变，电机轴功率并未下降。根 据理论计算，两者相比较，当Q降到额定Ql的80％ 时，转速控制方法比调节阀门节电近49％；当Q 降到额定Ql的50％时，转速控制方法比调节阀门 收稿日期：2008_加2__29 作者简介：李立君(1979一)，女，河北邢台市人，邢台职业技术学院电气工程系，助教． 98 邢台职业技术学院学报 2008年第3期 可节电达87．5％。 三．变频调速改造 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 由交流异步电动机的转速 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 n=60f(1-曲／p 可知，改变电机转速有三种方法：即改变转差率 s、极对数P、电源频率fo前者是绕线型电机的调 速方法，后两者是笼型电动机的调速方法。采用交 转差率调速，能量损耗较大；采用变极调速，电机 造价高，通常只能得到两种转速；而采用变频调速， 不但节能、电机造价低，而且能得到多种转速。在 这里我们采用了高压变频调速系统，整个系统方框 图如图2所示。 氧枪 置给 电源 偏差 图2高压变频调速除尘系统框图 丰艄士 图3单元模块原理图 基于生产工艺和保障安全运行两方面考虑，对 变频调速系统的主要要求如下： ． (1)要求变频器具有高可靠性，长期运行无 故障： (2)要求变频器有旁路功能，一旦出现故障， 可使电机切换到工频运行； (3)调速范围要大，效率要高： (4)具有逻辑控制能力，可以自动按照吹氧 周期升降速； (5)有共振点跳装置，能使电机避开共振点 运行，让风机不喘震。 经过多方调研、比较，德龙钢铁有限公司最后 决定采用日本东芝三菱公司的 n征城Ve．MV-6．6．1810型号高压变频器进行改造。 高压变频器型式很多，实际改造中选用的是单 元串联多电平变频器，它直接输出6kV正弦波电 压，属于高一高电压源型变频器。该变频器的核心 部分是功率单元模块，其原理图如图3所示。在功 率单元模块中，三相电源经整流、逆变，得到单相 变频电源。每个功率单元模块实际相当于一个单相 低压变频器。． 变频器的主接线如图4所示，6kV电源经移相 变压器后，输出多组不同相位的低压三相电源，每 组三相电源各驱动一块功率单元模块。多个功率单 元模块分成三组，每组进行输出串联，从而得到三 相高压电源。 ：，’卜}{q 乙u 巩 图4变频器主接线图 图5给出了五级功率单元模块串联的例子。每 ‘ 图5 五级功率单元模块串联 块功率单元模块输出电压690V，每相五块功率单 元模块输出串联叠加，输出线电压6kV。各个功率 单元模块采用移相PWM技术，使总输出达到完美 正弦波。如图6所示，相互串联的Al—-A5功率单 元模块输出波形相似，但保持一定的相移，模块输 出相互叠加后，形成正弦波UA。 np％≯ 图6单元串联变频器输出波形 邢台职业技术学院学报 2008年第3期 四、系统的特点 采用此高压变频调速系统具有以下优点：[31 (1)提高了电机的效率和COSO值。变频器 的使用，大幅度提高了电机的效率，使用该变频器 后COS①值在0．96以上，大大高于传统的系统； (2)软启动功能。电动机实现了真正的软启 动、软停运，使风机工作平稳，风机轴磨损减少， 延长了电动机、风机、除尘器的使用寿命； (3)调速范围宽，调速精度高。除尘风机的 风量根据工艺要求的变化，与过去液力耦合器调节 相比较，采用变频拖动风机可以在(2～50)HZ范 围内任意调解，调节精度高，调节频率波动可保持 在(0．1～0．01)HZ范围内，便于实现除尘系统自动 化控制； (4)改善环境，降低噪音。同液力耦合器比 较，在加速期间大大减小了噪声，消弱了噪声污染。 另外，变频器的使用彻底解决了液力耦合器漏油的 现象，大大改善了工作环境。 五、效益分析 采用高压变频调速和液力耦合器调速相比，吨 钢除尘电耗量节能数据见表I。 表1吨钢除尘电耗量节能数据 调速设备 电量消耗(Km) 钢产量(t) 吨钢除尘电耗(KWh／t) 液力耦合器 781218 95216 8．205 高压变频器 511548 98437 5．197 同液力耦合器比较，高压变频调速吨钢除尘电 耗减少了3．008KWh，节电率为36．66％。本转炉 年产钢量为120万吨，若电价按0．478元／KWh计 算，则年节电总额为120万x3．008x0．478=172．539 万元。 六、结束语 从改造后的运行情况来看，高压大功率变频器 在德龙钢铁有限公司炼钢厂转炉除尘风机上的应 用是非常成功的。它满足了生产工艺的要求，节能 效果显著，而且运行稳定。 参考文献： 【l】宋晖．高压变频器在锅炉送、引风机上的应用【J】． 变频技术应用，2007，(3)． 【2】许大中，贺益康．电机的电子控制及其特性【M】． 北京：机械工业出版社．1988．65． 【3】王仁祥，王小曼．通用变频器选型、应用与维护 【M】．北京：人民邮电出版社，2005．136． FrequencyConverterofHighVoltageApplicationinConverterDust-clearingFan LILi-jun (XingtaiPolytechnicCoflege，Xingtai，Hebei054035，China) Abstract：Thispapercombinestheactualtechnologyconditionofconverterproduction,introducingthe3 frequencyconvertersofwatercaltropofhighvoltageintheapplicationinsteelworksconverterdust-clearingfan． Throughthetransformofthesystemoffequencycontrol，theefficiencythathasrealizedconverterdust-clearing fanruns，hasreachedenergysavingtofallconsumepurpose． Keywords：hghvoltageinverter；energy-savingandfallstoconsllnle；fanhasdust-clearingfunction loo (责任编辑黄立志) 浅谈高压变频器在转炉除尘风机中的应用 作者： 李立君， LI Li-jun 作者单位： 邢台职业技术学院,电气工程系,河北,邢台054035 刊名： 邢台职业技术学院学报 英文刊名： JOURNAL OF XINGTAI POLYTECHNIC COLLEGE 年，卷(期)： 2008，25(3) 引用次数： 1次 参考文献(3条) 1.宋晖 高压变频器在锅炉送、引风机上的应用 2007(3) 2.许大中.贺益康 电机的电子控制及其特性 1988 3.王仁祥.王小曼 通用变频器选型、应用与维护 2005 相似文献(10条) 1.期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 邢桂芹.XING Gui-qin 国产高压变频器在发电厂节能降耗中的应用 -电网与清洁能源2008,24(12) 介绍了国产多电平高压变频器原理及特点,结合实际测试,对度频器应用形式进行了比较,结果表明采用此设备对发电厂节能降耗成效明显. 2.会议论文 喻国强.李爱武 H桥级联型多电平高压变频器的原理与应用 2009 本文综述了高压变频器的国内外研究现状和应用现状，比较了几种典型的高压变频器的拓扑结构及其优缺点，分析了H桥级联型多电平高压变频器在 凤宝钢铁转炉除尘风机中应用，通过计算分析以及实际运行的效果，证明了高压变频器在电机系统节能中的重要作用。 3.期刊论文 葛志勇.李振京.刘进峰.赵瑜.刘海涛.Ge Zhiyong.Li Zhenjing.Liu Jinfeng.Zhao Yu.Liu Haitao 高 压变频器在转炉一次除尘风机中的应用 -河南冶金2006,14(2) 介绍了完美无谐波高压变频器原理、性能及在转炉一次除尘风机电机中的应用情况.实践证明,转炉一次除尘风机电机应用高压变频控制后,在节能、 环保等方面取得了较好的技术与经济效果. 4.会议论文 李青 W高压变频器在电厂凝结水泵上的应用 2008 介绍了Allen-Bradley高压变频器的原理、特点，阐述了高压变频器在凝结水泵上应用中遇到的问题，重点分析了对高压变频器在凝结水泵上的节能 应用情况。 5.会议论文 刘昱轩 高压变频器在大型回转窑引风机上应用 2007 文章介绍了对大型回转窑用引风机进行变频调速改造后的节能预测和在钢厂的实际应用情况。在高压变频器投入运行后，对运行工况的改善，能量 节约的状况进行测量与汇总。 6.会议论文 王卫宏.熊伟.张国辉.付金健 ZINVERT系列高压变频调速系统在水泥行业的应用 2007 水泥企业中高压大容量风机应用量很大，但由于设计原因及调节手段落后，其用电效率较低，成为耗电、低能效典型行业。随着高压变频调速技术 的成熟，以ZINVERT系列高压变频调速系统为代表的国产高压变频器在水泥行业得到广泛应用.为水泥企业节能降耗、提高效益作出了显著贡献。文章高 压变频的节能原理，在水泥行业应用选型的主要问题，典型案例等方面进行了介绍。 7.期刊论文 尹华.林海燕 高压变频器在除尘风机上的应用 -江西科学2009,27(5) 介绍了变频调速控制技术的原理及使用方法,应用情况及分析了高压变频调速的优点以及一次除尘风机分别在液力偶合器调节和高压变频器调节状况 下的电耗, 同时进行了投资效益比较. 8.期刊论文 张瑞海.ZHANG RUi-hai 高压变频器在取水泵技术改造中的应用 -电力学报2006,21(4) 介绍了变频调速技术的主要节能原理,通过阳城电厂取水升压泵的变频改造,分析了变频调速在电厂高压大容量电机上的安全使用及其在电厂节能降 耗中的重要作用. 9.会议论文 周玲玲.张向军 高压变频器在邯郸热电厂的应用 2006 本文介绍了国产多电平高压变频器的原理及其在邯郸热电厂中的应用情况,对电厂送、引风机设备进行变频改造的方案、节能原理及节能效果进行了 分析介绍. 10.期刊论文 王青峰 斩波调速技术和变频调速技术在发电厂应用比较 -科技创新导报2010(3) 在电厂中节能降耗,对大功率的风机和水泵进行节能改造,列举其中两种节电技术,井进行比较,得出两种调速的各其优缺点.分析了在调速运行中存在 的问题,同时提出了建议. 引证文献(1条) 1.李长利.叶正文.陈海宗.杨河清 济钢第二炼铁厂烧结除尘风机电气节能改造[期刊论文]-河南冶金 2009(2) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xtzyjsxyxb200803037.aspx 下载时间：2010年5月24日