宋在刚

（山东钢铁莱芜分公司特钢事业部莱芜271104）

【摘要】高压变频器具有调速范围广、调速精度高、系统可靠性高等优点，在转炉一次除尘风机系统中得到了广泛的应用。该文对高压变频器的组成、控制方式、性能及在转炉一次除尘风机中的应用情况进行了阐述。

【关键词】高压变频器；节能降耗；转炉

1前言

炼钢转炉一次除尘风机是烟气净化除尘及煤气回收的关键设备。转炉吹炼过程中产生的烟气经汽化冷却烟道、溢流文氏管、可调喉口文氏管、重力除尘器、弯头脱水器，再由一次风机牵引从三通阀、水封逆止阀进入煤气柜实现煤气回收。一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产造成巨大经济损失，还威胁现场人员安全,所以转炉一次除尘风机的正常运行显得尤为重要。

2除尘风机的工艺要求

莱钢银前120t转炉一次除尘采用的是半干法除尘工艺（EC+OG）,另有一套干法除尘器作为备用。OG法一次除尘风机采用的是变频控制方式,除尘风机电动机型号为YB710-2,额定功率1600kW,额定电压3000 V,额定电流366 A, cosϕ=0.89,额定转速2985r/min。变频器型号为ABB ACS1000,额定功率为1800kW,输岀电压0-3300V,输岀电流0-417A, 输出频率0~50Hz。生产中风机控制分为两个阶段, 首先是加废钢→测温取→样岀渣→出钢→溅渣→等待为风机低速阶段,此时风机转速为650r/min，频率为11Hz。其次是降枪吹炼,转炉熔池反应剧烈,此时为风机高速阶段,转速为2500r/min，频率为42 Hz。

利用转炉倾动的角度，来控制风机电动机自动升速和降速。当转炉倾动角度在兑铁位时开始起高速，升速时间为60s,转速2500r/min,高速运行18min左右。当转炉角度不在零位时，风机电动机自动降低转速,降速时间为60 s,转速650r/min,低速运行22min左右。同时利用转炉零位对其给定点进行复位。

转炉设置“手动/自动"切换功能,平时可根据生产情况实现手动高速运行，手动高速运行时频率为48 Hz转速为 2860 r/min。

3高压变频器在风机上的节能原理

根据流体力学原理，P（轴功率）=KQ（流量）x H （压力），k为计算常数，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比。采用变速调节时其效率几乎不变, 流量随转速按一次方规律变化。而轴功率按三次方规律变化。当生产工艺要求调节风量即调节流量时,改变频率调整转速N,故有轴输出功率P按立方比例关系改变即电动机的耗电功率与转速近似成立方比的关系，本系统中高压电动机额定功率为1600kW,额定转速为2985r/min。若降低电动机运行频率，转速是原转速的6/7时（即2560r/min时）,其消耗功率大约为1000kW,可节省电能37%；转速是原转速的4/5 （即2388 r/mm时），其消耗功率大约为820 kW，可节省电能48%;所以通过变频调速可节省电能。

4高压变频器的组成及原理

风机电动机控制采用的是ABB ACS 1000型高压变频器，主要由变压器柜、功率单元柜和控制柜3部分组成。变压器柜内装有干式移相变压器，对输入的3000 V高压进行隔离、移相、整流后，输出相互有相位差的低压电，分别接到每一相的功率单元的输入端。功率单元柜共有24个功率单元,分属3相，每相8个功率单元串联。功率单元实际为单相桥式变频器，由输入变压器的副边绕组供电，整流、滤波后，由IGBT以PWM方法进行控制，输出可变频、变压的交流电。串联叠加后输出0~50 Hz,线电压为0-3300V的三相交流电，以驱动交流电动机。控制柜内装有一套主控制器，主控制器根据控制命令、给定信号、运行信息及应答信息进行运行控制，同时进行状态分析、故障诊断等运算，检测出故障后按故障性质进行故障处理,如封锁系统、高压跳闸等，并给出相应故障信号。

5高压变频器的控制方式

（1） 本地控制：变频器的本地操作是通过控制柜柜门上的触摸屏来实现的，触摸屏是高压变频器标准配置的人机界面（简称HMI）。在HMI上可以完成变频器的所有操作，如状态监控、参数设置、趋势曲线、状态预警、运行日志等。

（2） 远程控制：高压变频器的远程控制是通过开关量和模拟量来实现的。PLC输岀启动、停止开关量信号到I/O接口板，数字量输入变频器主控制器，根据接收到的信号控制变频器做出相应的动作。PLC输出的4~20mA信号输送到I/O接口板的模拟量输岀，转换成速度信号后，控制电动机的转速。

6变频器的优势

（1） 改善了除尘工艺和除尘效果:变频器可以平滑地调整一次除尘风机的风量，除尘风机的参数得到改变，提高了运行效率。变频调速装置运行安全可靠,减少了维修时间和维修次数,提高了转炉产量。

（2） 变频软启动实现节能：由于除尘风机是离心式风机，如果采用工频控制.在开始启动时，需要很长的时间，同时电流也非常大，这样容易损坏电动机及控制系统，而且对电网容量要求高，不仅是对电能的浪费.还缩短电动机的使用寿命。而使用变频器，通过改变电源的工作频率，实现对电动机的无级调速，利用变频器的软启动功能使启动电流从零开始逐渐达到正常运行值，实现电动机平稳启动，从而降低启动电流对供电系统的影响，系统电网功率因数由0.89提升到0.96以上，实现了电网节能。

（3） 减少了阀门机械和风机叶轮的磨损:变频器可以使风机比原来额定转速低450~2300r/min, 大大减少了风机叶轮的磨损，减少了风机震动。延长了风机的大修周期，节省了检修费用和时间。

7结语

高压变频器在莱钢转炉一次除尘系统投入运行以来，运行稳定可靠，基本不需要维护，既满足煤气回收的要求，又使炉前除尘效果有明显改善, 并且系统电网功率因数由0.89提升至0.96以上，实现了电网节能，既降低了电费又降低了设备维护费用。下一步将继续推广这一技术，在铁水预处理风机上实施高压变频器改造。

参考文献

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[2] 贾贵玺，吴海欧，张臣堂等.高压变频调速技术的研究及其应用[J],电气传动,1999,（4）:14-17.

[3]徐甫荣.高压变频调速技术应用实践[M].北京:中国电力出版社,2007.