张云，杨进

（马鞍山钢铁股份有限公司设备部，安徽马鞍山243000）

【摘要】马钢烧结系统使用的抽风机耗电较高，为降低电耗，决定实施节能改造。在分析、研制的基础上，结合现代科技，采取了切实可行的措施，并成功地实施了改造，达到了节能降耗的效果，取得了明显的经济效益。

【关键词】风机；变频系统；节能；电耗

1 概述

马钢股份公司第三炼铁总厂现有A、B 两台烧结机，每台烧结机由2 台主抽风机组成，每台主抽风机由一台功率为7800 kW 的同步电机拖动运行，采用西门子变频软启动方式启动电机。每台烧结机月耗电量约600 万kW·h 左右，在烧结生产中耗电比重较高。为了降低烧结生产的电耗，我们在此方面进行了探索，将传统的大风机电机采用软启动方式启动，工频运行模式，改为既具有软启动功能，又具备调速功能的变频方式，从而有效地降低了烧结生产的用电成本，效果较好，值得推广。

2 改造前存在的主要问题

2.1 设备元器件老化，故障率较高，影响正常生产。

马钢股份公司第三炼铁总厂A、B 烧结机自2006 年投产至今已有十多年，变频器等电气设备控制元器件老化，部分模块损坏，出现无法正常开机情况，对烧结生产影响较大。

2.2 通过对风机运行工况数据分析，烧结生产负荷

的波动以及风门挡板的调节存在着较大的电量损耗。第三炼铁总厂A、B 烧结机主抽风机共4 台，均为工频运行和挡板调节风量，根据现场数据的统计，风机风门平均开度为74%，负压为15 kPa，因此，当生产负荷波动时，需要经常调节风门挡板，这期间存在着较大的电量损耗。

3 改造措施

利用变频控制技术，改风门调节风量为电机调速调节风量，降低电机电量的消耗，降低风门损耗，预计每台风机电机年总节电率达到20%左右。

3.1 改造内容

本次改造为A 烧结机的1#、2# 主抽风机和B 烧结机的3#、4# 主抽风机，分步进行，主要的工作内容包括：电气设备采购、土建施工、现场安装调试。其中电气设备包括新增高压变频成套设备、高压开关柜、励磁柜、控制屏、PLC 柜，并配套空水冷却柜配电柜、杂用电配电柜、照明、检修及消防设备、电缆转接箱；土建施工包括新建变频器室、电缆沟、桥架及其电缆敷设；现场安装调试包括原设备的拆除，新设备的就位，设备低高压单机调试，设备低高压联调。

3.2 改造步骤

3.2.1 对主抽风机的一次电气系统进行改造

原主抽风机的电气系统见图1。

说明：（1）采用双10 kV 母线供电方式，每条母线带动两台电机，双母线之间带有母联柜。

（2）采用西门子软起设备启动电机，其中西门子软起设备采用的是二拖四的设计方案。

电气连接与结构示意图见图2。

说明：其中虚线内的为整个烧结主抽风机的电气系统。包括的设备有10 kV 进线开关柜、西门子软起设备、电机、风机、励磁柜、油站、低压配电柜、后台监控系统。

改造后的一次原理图见图3。

说明：

（1）整个高压开关柜都为新增，与原来的高压系统没有关联。

（2）主回路：采用每2 台电机使用二拖二控制方式。正常情况下，每台变频器拖动1 台烧结机带2 台主抽风机电机生产，在其中1 台变频器故障时，由另1 台正常的变频器代替出故障的变频器拖动另1台烧结机带2 台主抽风机电机生产，不会出现因其中1 台变频器故障造成生产中断的情况。

（3）励磁柜：4 台励磁柜也为新增，与原来的励磁没有任何关联。

（4）因为对原来的启动设备未做任何的改动，在施工及其调试过程中，完全不影响原先设备的运行。

3.2.2 控制系统的改造

新增2 套后台控制系统（1#、2# 主抽风机共用一套，3#、4# 主抽风机共用一套），将原风机、电机、油站等信号接到该控制系统。该控制系统具备对新增的设备及原来的设备，如电机、风机、油站等进行时时监控，并将其信号相远传至DCS 系统等功能。

3.2.3 对冷却系统进行改造

新建高压变频室采用高压变频器专用的冷却系统。针对如此大容量的变频设备，采用空水冷散热方式进行冷却。新建两套冷却系统，由空水冷却器、闭式冷却塔、增压水泵、冷却水水箱、后台控制系统及其阀门管道等设备组成。每2 台变频器共用一个冷却系统。其原理是将变频器散发的热量经过空- 水冷却柜进行冷却。

4 改造效果

4.1 经济效益

马钢股份公司第三炼铁总厂A、B 烧结主抽风机变频改造，采用能源合同管理模式，利用高炉定修机会，于2017 年3 月完成了改造。通过对改造后风机的运行情况现场检测，风量、压力、运行功率均达到了预期目标，电机电耗明显下降，4台电机平均每天节电约12 万kW·h，若电价按0.616 元/kW·h（以目前安徽省110 kV 平段电价为参考依据）、全年运行330 天计算：

每年节电效益为：330 天×12 万kW·h/ 天×0.616 元/kW·h＝2439.36 万元。

节电率为：30 天×12 万kW·h/ 天÷1200 万kW·h＝30%。

4.2 其他效果

通过变频改造，还带来了以下效果：

（1） 改变了以前值班人员手动调节风机风门挡板，控制风量的现状，实现了系统的高度自动化。

（2）变频装置更新后，解决了原变频器控制元器件老化的情况，有利于烧结生产的正常进行。

（3） 通过变频调速，使电机转速较以前明显下降，电机轴承等部件磨损较以前减轻，从而延长了该设备的运行寿命，降低了其设备的维修费用。

5 结束语

马钢股份公司第三炼铁总厂A、B 烧结主抽风机变频改造取得了较好的效果，既改善了设备性能，降低了设备运行与维护费用，提高了系统运行的可靠性，又降低了烧结主抽风机电机能耗，取得了较好的经济效益。