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      菜單

      某集團10000kVA高壓變頻改造介紹

      來源:
      時間: 2016-05-23

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      摘要:本文分析了高爐鼓風機的工藝及可靠性要求,介紹了ZINVERT系列高壓變頻調速系統在某集團特鋼科技有限公司高爐鼓風機變頻調速改造的技術方案和節能效果等應用情況,為高壓變頻在高爐鼓風機的應用提供了一定的經驗。

      關鍵詞:高壓變頻器 ?高爐鼓風機 ?節能

      某集團特鋼科技有限公司位于徐州市柳泉鎮經濟技術開發區,主要從事生鐵冶煉和特種鋼材的生產,現擁有1個450立方的高爐,預計年產生鐵55萬噸。該廠工藝設備,計量測試,除塵環保,廠房和綠化水平具有當前國內同行業領先水平。

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      1 高爐鼓風機工藝要求及設備參數

      1.1高爐鼓風機工藝要求

      從冶煉角度看,“風”是高爐的重要原料之一。高爐發展史充分說明,改進鼓風對高爐進展有著極為重要的作用,同時風也是強化高爐冶煉的最積極因素。高爐鼓風機時高爐冶煉最重要的動力設備。它不僅直接為高爐冶煉提供所需要的氧氣,而且還要為爐內煤氣流的運動克服料柱阻力提供必需的動力。高爐冶煉要求鼓風機有足夠的送風能力,風機的風量及風壓要有較寬的調節范圍,一般按單位爐容2.1~2.5m3/min的風量配備。但實際上不少的高爐考慮到生產的發展,配備的風機能力都大于這一比例,因此一般采用入口閥、出口放散閥進行風量、風壓的調節,以及防止風機的喘振。

      由于高爐鼓風機的的風門損耗大、風機的效率低、放風損耗巨大,因此采用高壓變頻器改造具有很大的節能空間。但由于高爐鼓風機作為高爐生產的關鍵設備,電動機功率容量大,要求確保其長時間連續、安全運行;在高爐生產中的運行中斷特別在出鐵時將造成灌渣事故,導致高爐堵爐、停產、焦比上升,造成較大的經濟損失,因此目前國內對高爐鼓風機進行高壓變頻改造的極少,主要原因是用戶對高壓變頻器設備的運行可靠性的疑問。廣州智光電氣股份有限公司的ZINVERT系列高壓變頻器以其可靠性制造與技術、大量的穩定可靠的運行業績贏得廣大用戶的信任,某集團特鋼科技有限公司選擇ZINVERT系列高壓變頻器對其高爐鼓風機進行了改造。

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      2 超大容量高壓變頻器

      2.1超大容量

      目前國產高壓變頻器尚沒有10000KVA容量的投運先例,廣州智光電氣股份有限公司于2008年12月23日正式推出了已通過國家權威機構嚴格檢驗的10000kVA級超大容量高壓變頻器。這也是繼同年11月份成功推出7000kVA級超大容量高壓變頻器之后,智光電氣在國產高壓變頻研發制造史上創下的又一記錄,將強迫風冷型高壓變頻器的容量提升到了更高的水平。

      2.2特殊移相變壓器設計

      由于10000KVA高壓變頻器需要使用同等容量的移相變壓器進行降壓整流,如果按照常規使用一臺10000KVA的移相變壓器,那么變壓器的體積將會非常龐大。為此ZINVERT高壓變頻器使用兩臺5000KVA的移相變壓器并聯,同時給其對應的功率功率模塊供電。

      2.3十級單元體串聯設計

      應用于泰發高爐鼓風機的ZINVERT-A10H10000/10Y智能高壓變頻調速系統,是由每相十個功率模塊串聯而成,每個功率單元輸出交流有效電值Vo為577V,相電壓達到5770V,線電壓則為10000V,輸出相電壓諧波含量非常小,非常接近正弦波。當其中一個功率模塊出現故障時,通過控制使功率模塊輸出端子短路,可將此功率模塊旁路退出系統,變頻器仍可滿負荷運行,進一步增強了設備的可靠性。

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      3 高爐鼓風機改造方案

      此次ZINVERT-A10H10000/10Y高壓變頻調速裝置采用手動旁路,裝置一次接線如圖1所示,其中K2刀閘靜觸頭端用銅排短接。變頻器和水阻柜單獨送電獨立運行。

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      某集團10000kVA高壓變頻改造介紹

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      3.1變頻狀態

      將刀閘K1切換到變頻位置,這時變頻器輸出端與電動機定子線圈首端相連;K2短接刀閘閉合,用以將電動機定子線圈末端短接作為星點,此時水阻柜被旁路掉不參與運行。QF2處于分閘位置時QF1開關柜給ZINVETT高壓變頻器送電,變頻啟動電動機后通過調節變頻器的頻率改變電動機轉速,進而調節鼓風機輸出的風壓和風量。

      3.2工頻狀態

      將刀閘K2切換到工頻位置,這時變頻器輸出端與電動機定子線圈斷開;K2短接刀閘斷開,將水阻柜串進電動機的定子線圈,QF2開關柜給電機送電后水阻柜通過降壓啟動電動機,啟動后通過調節入口閥和出口放散閥改變風機輸出風壓和風量。

      正常情況下變頻器長期運行,一旦變頻裝置出現故障,即可馬上斷開QF1輸入側10kV開關,將刀閘K1和K2切換到工頻狀態,把水阻柜投入,合QF2在工頻電源下起動電動機運行。QF1、QF2與K1、K2之間具有閉鎖和防止誤操作功能。

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      4 使用高壓變頻器的節能分析及其他效益

      4.1節能分析

      待添加

      4.2其他效益

      由節能數據看出,ZINVERT系列高壓變頻調速系統應用于高爐風機的節能及經濟效益是顯著的。另外,采用變頻調速控制后,其他方面的效益也是明顯的,如:

      (1)網側功率因數提高: 原電機直接由工頻驅動時,采用無功補償,其實際運行功率因數為0.92。采用高壓變頻調節系統后,電源側的功率因數可提高到0.96以上,無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率,滿足電網要求,可進一步節約上游設備的運行費用。

      (2)設備運行與維護費用下降:采用變頻調節后,由于通過調節電機轉速實現節能,在負荷率較低時,電機、風機轉速也降低,主設備及相應輔助設備如軸承等磨損較前減輕,維護周期可加長,設備運行壽命延長。

      (3)噪音大大減小,改善運行人員的工作環境:采用變頻調節后,由于通過調節電機轉速實現調節,入口閥全開,鼓風機、風管的噪音大大下降,改善工作環境條件,現場運行人員反映良好。

      (4)用高壓變頻調速裝置后,可對電機實現軟啟動,啟動時電流不超過電機運行額定電流的1.2倍,對電網無任何沖擊,電機使用壽命增長。

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      5 結語

      ZINVERT系列高壓變頻器在某集團特鋼科技有限公司高爐鼓風機的調速表明,高爐鼓風機采用高壓變頻技術節能改造成功,設備投運以來運行穩定,完全保證高爐的正常生產,并取得了可觀的節能經濟效益與附加效益,為該產品和技術在鋼鐵行業的推廣應用取得良好經驗。

      參考文獻

      [1] 高爐煉鐵設計原理,胡洵璞,化學工業出版社。

      [2] 高爐煉鐵設備,王宏啟,冶金工業出版社。

      [3] ZINVERT系列高壓變頻調速系統培訓教材,廣州,廣州智光電氣股份有限公司。


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