烧结系统主抽风机的变频生产与节能应用

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高压变频器在烧结厂风机节能改造中的应用

高压变频器在烧结厂风机节能改造中的应用

【 关键词】 冷 却风机; 电 动机; 高 压变 频器; 节能 改造 【 K e y w o r d s ] c o o l i n g f a n ; m o t o r ; h i g h v o l t a g e f r e q u e n c y c o n v e r t e r ; e n e r g y s a v i n g r e f o r m
( L i u z h o u Gu a n g x i I r o na n d S t e e l C o mp a n y L i mi t e d b yS h a r e s S i n t e r i n g P l nt a , L i u z h o u 5 4 5 0 0 2 , C h i n a )
a d o p t s h i g hv o l t a g ef r e q u e n c yc o n v e r t e r f o r t h et r ns a f o r ma io t no f t h ec o o l i ngf n. a T hi s p a pe r i n t r o d u c e s h ea t p p l i c a t i o no f h i g hv o l t a g ei n v e r t e r i n t h ee n e r g ys a vi n gt r ns a f o m a r io t no f he5 t 0 0 k W/ 6 k Vc o o l i n gf a n , n do a b t a i n s he t g o o do p e r a t i o ne fe c t a n de n e r y s g a v i n ge fe c t .

烧结主抽风机变频改造技术应用

烧结主抽风机变频改造技术应用

3.2.3同步电动机灭磁
同步电机正常停机时,通过变频器下达停机指令,驱动电 机减速至停机转速,然后停止向电机输出电压。同步电机在 此转速下进入无驱动滑行,在此过程中,高压变频器输出侧的 耐受电压可以承受电机定子侧感应的电压,不需要即时灭磁。 在现场断路器开关断开后,再通知励磁装置进行灭磁。 运行过程中突发故障时,变频器停止向电机的电枢绕组 供电,但其励磁电流仍然存在。而高速旋转中的电机则持续地 向其定子侧发出较高的电压,可能造成设备损坏。因此在遇 到突发故障停机时,必须使变频器具有向励磁装置下达灭磁 的功能。但同步电机的定子侧电压衰减一般需要数秒,因此 驱动同步电机的变频器输出端必须具有承受短时过电压的能 力。 4节电潜力分析与计算 4.1节能潜力分析 目前长钢烧结主抽工艺属于模糊控制,主要靠经验控制 电机电流来满足工艺需求风量。现场查看时风机全速运行, 流量通过进风口风门调节控制,风口开度为80--90%,电机实 际电流在210A左右。经过测试而风门开度在70%时,电机实 际电流接近220A,这意味着工艺实际需求流量大约为额定的 70%以下,大量的能量损耗在风门处,所以具有节能空间。并 且现场已有液力耦合器调节,将液耦拆除,可以提高设备的整 体使用效率。
方式提高整流设备的脉波数,减小网侧高次谐波,降低dv/dt、
脉动转矩和di/dt。
142
磁极在定子磁场的吸引下逐渐加速至期望转速,同步电机起
动过程完成。
一科教导刊r电子版J・2013年第九期f.中.J一
万方数据
机}械|工I程
即:P聃簟≈=40000×800/护3200KW。 电机效率90%;变频器的效率98%;由于内外压差的关 系,说明实际需求风量大约为85%左右,考虑到变频调速后, 风机效率会略微下降,设定为正常效率的80%。我们根据离 心风机自身特点,在一定调速范围内,风机轴功率与转速之间 呈三次方的关系,可以得到采用变频器后,

烧结系统主抽风机整体节能设计

烧结系统主抽风机整体节能设计

烧结系统主抽风机整体节能设计作者:毛坤来源:《科技与创新》2016年第17期文章编号:2095-6835(2016)17-0127-02摘要:某钢铁厂90 m2烧结系统节能设计实现了烧结主抽风机高压变频控制,降低了烧结主抽风机电能消耗,进而降低了一次能源成本。

关键词:主抽风机;电能;烧结系统;钢铁行业中图分类号:TF341 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2016.17.127目前,钢铁行业产能过剩、耗能巨大、污染严重,导致企业效益大幅度下降。

如何在严峻的形势下生存和发展,解决成本控制、资源利用的问题以及降低一次能源消耗、节能改造至关重要。

烧结系统作为钢铁企业重要的工艺过程,耗电占企业耗电10%以上。

烧结主抽风机是协调整个烧结系统的重要组成设备,电能消耗占烧结系统50%左右,对其进行控制优化的意义重大。

本文根据某钢铁厂90 m2烧结系统为例,以主抽风机高压变频改造为基础,结合整体烧结系统改造提供了设计节能方案。

1 烧结主抽风机的配置与运行1.1 烧结主抽风机设备的配置某钢铁厂配备一套90 m2烧结系统,其中,主抽风机为离心式鼓风机,额定进口流量为9 500 m3/min,进口压力为85.48 kPa,进口温度为150 ℃;电动机为同步电动机,额定电压为10 kV,额定电流为238 A,额定功率为3 600 kW,额定转速为1 500 r/min。

1.2 烧结主抽风机的运行现状该钢铁厂烧结系统中控室根据烧结系统第13号风箱位置温度判断烧结效果,以确定烧结风量是否满足要求,再由主抽风机控制室对实际风门开度进行调节,在满足烧结风量需求范围的基础上,根据进口风温和除尘器进口负压对风机阀门进行微调。

人工风门调控方式为损耗调控,但这会增加管网损耗、降低系统效率。

电动机始终运行于额定转速,大量的电能被损耗浪费。

在系统的长期运行中,烧结料布料不规范,未及时了解烧结料透气性而改变料层厚度,进而影响了主抽风机抽风效果。

烧结主抽风机高压变频改造研究与应用

烧结主抽风机高压变频改造研究与应用

1 烧结及主抽设备简介烧结是冶金企业前道工序的一个重要环节,烧结系统最核心、最大的耗能设备是主抽风机,消耗电能约占烧结厂的60%,同步电机拖动是大部分现有烧结主抽风机所采用的拖动方式。

烧结生产过程将各种粉状含铁原料配入适量燃料和熔剂,加入适量的水,经混合和造球后在烧结设备上烧结成块,生产中广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。

主抽风机的作用是通过烟道进行抽风,使烧结混合料自上而下充分燃烧,达到烧结目的,并将烧结过程产生的废气脱硫后由烟囱排出,2*180㎡烧结主抽风机系统结构示意图如图1所示。

图1 烧结主抽风机系统2*180㎡烧结机于2011年12月份全面投产,改造前其主抽风系统风机电机为水电阻降压启动,工频方式运行,通过调节风门控制流量,此方式存在诸多弊端:(1)因每启动一次风机,水电阻的水温将会快速升高,导致阻值降低,如生产出现异常,系统无法实现多频次启动,直接制约生产。

(2)通过入口风门调节风量,把风量消耗在挡板上,造成能量损耗。

(3)风门挡板调节风量造成风门挡板前后压差大,风门前的管道和风门挡板易磨损。

(4)电机全速运行,导致振动大、噪声大、损耗大,轴承磨损严重;风门挡板采用执行电动机构驱动,需定期校验风门开度,使用不便维护量大。

通过调研及分析,我们针对2*180㎡烧结实际情况,选用了安川超节能高压FSDriv-MV1000型变频器,每台电机各配套一台7600KVA变频,10kV输入/10kV输出的驱动方案。

因钢铁企业环境限制,不能采用常规的通风冷却,故采用水冷空调强制散热冷却方式,使得室内外无空气交换,以保证室内空气清洁无过多金属粉尘,确保变频器运行可靠。

2 节能分析实际工频运行时电机消耗功率约为:P1=6246KW(长期运行过程中统计的平均值)预测变频改造后电机的消耗功率:根据风机的运行工艺特点,预测在变频改造后,根据变频状态消耗电能的计算式“P2=(Q实/Q定)³*P/η变频η电机”得出平均每小时消耗功率约为:P2=0.89^3×6300/0.96/0.9= 5140KWergy of the sintering plant. More than 60%. The use of high-voltage inverters can solve this problem to a large extent. After the frequency conversion transformation, the system operation tends to be safe and stable, and the energy-saving effecat significantly exceeds expectations.Keywords: main exhaust fan; high voltage frequency converter; energy saving真空断路器VCB12、14、16合闸,1#变频器经VCB3合闸后受电,拖动1#电机正常运行。

高压变频器在烧结主抽风机上的应用

高压变频器在烧结主抽风机上的应用
. .
t平甲 p 一
= I
节将改变风机效率 , 棚偏离额定点越远 , 风 效率越低。 2 变 频调 速 系统 组成 和 特点 () 1 变频调速系统组成 。变频调速系统采用 的
I=
是水冷式 3 脉 冲完美无谐波罗宾康高压变速调速 O
器 。变频 调速 系统 由 1 个进 线柜 、 个预 充 电及变 压 1
从流体力学 的原理得知 ,叶片式风机轴功率 P 与风量 9的关 系为 :
P一 3 1 Q


同步电机拖动的主抽风机 ,采用罗宾康的高压变频
器 对风 机进 行调 速 。2台主抽 风机 分别 对应 2套变
频器及配套附属设备 。在正常生产时 , 闸门 10 全 0% 部打开固定不动, 通过变频器调节主抽风机 的转速 ,
来 达到满 足生 产工艺 所需要 的风量 、 风压 。 通过 变频 调 速来 调 节 风量 而 不是 通 过调 节 风 门来调 节 风 量 , 不 但可 以使风量 可 以精确调 节 ,而且 可 以达 到节能 减 排 的 目的 。主抽 风机系统 结构示 意 图见 图 1 。

当电动 机的转速 由 / 变化到 n , , ( 7 , 。 a时 Q H 风
知, 当所需 风量从 Q 减小 到 Q 时 , : 如果 采用 调节 风
f Y 闸 号抽 门1 风机 主
_

lI / J
门的办法 , 管网阻力将会增加 , 管网特性 曲线上移 ,
系统 的运行 工况 点从 A点变 到新 的运行工 况点 B点
图 1 主抽风机 系统结构 示意 图
关 键 词 : 风机 抽 中 图分 类 号 :M 9 1 1 T 2. 5
烧结矿的生产就是将含铁原料、 燃料、 溶剂等按比 例混和在一起 , 加适量的水润湿后铺在烧结设备上, 从 上向下点火进行烧结 。烧结主抽烟风机的主要作 用是 通过烟道进行抽风 , 产生负压, 使烧结机混合料中的固 体燃料 自上而下充分燃烧 ,达到烧 结的 目的并将烧 结 过程中产生的各种气体通过烟道、 电除尘器、 消音器等 由烟 囱排 出。烧结时 的风量必须控制准确 , 否则 , 烧结 矿就会因燃烧不充分而影响质量, 甚至报废。 山西 太 钢 不 锈 钢股 份 有 限公 司 ( 以下 简称 太

烧结机主抽风机高效节能改造

烧结机主抽风机高效节能改造
2 存 在 的 问题 新 3号烧结 机于 2012年 8月 30日建成 投产 ,
主 要设 备 参数 见 表 1。其 主抽 风 系统 采 用 2台 5600kW、10kV高压电动机拖动 2台SJ14300—0.89
/0.72型主抽风机。该风机为西安 陕鼓动力股份有 限公司生产 ,主要参数见表 2。
第 36卷 2018年第 5期(总第 197期)
原烟 囱
图 1 新 3号烧结机基本工艺布局
【Key words]Sinter machine,main exhaust fan,high eficiency and energy saving,rotor
1 引言 为解决老烧结系统 SO:和粉尘超标排放污染环
境问题 ,为满足 600万 t/a生铁产能的需要 ,为提高 烧结矿质量和烧结机整体装备水平 ,为提升可持续 发展能力 ,2012年攀钢钒联合 中冶长天国际工程有 限责任 公 司关 停拆 除 了原 3,4,5号 3台 130m 烧 结 机 ,在原 地 改建 了 1台 260m 烧 结机 (简称 新 3号 烧 结机)。新 3号烧结机在烧结工艺 、节能减排 、设备 选择 、自动控制等方面广泛应用新技术 、新设备 ,使 得其工艺 、技术 、装备和 自动化水平达到了当前 国内 外领 先水 平 。但在 投产 使用 过程 中,也 暴露 出 主抽 风机运 行不稳 、电耗指标高 的问题 。
【关键词】 绕结机 主抽风机 高效节能 转子
H igh Ef i ciency and Energy Saving Renovation on M ain Exhaust Fan of Sinter machine
TANG Wei,ZHOU Zhang-jin,FENG Mao-rong,FENG Wei (IronmakingPlant ofPanzhihua Steela nd Vanadiun Co.,Ltd.,Panzbihua 617022)

烧结主抽风机变频调速的节能原理及效果_李诗京

烧结主抽风机变频调速的节能原理及效果_李诗京

确控制并不断调整主抽风机风量及负压等参数在合适的 状态下运行,是决定烧结矿产量和质量最主要的生产保障 措施之一。
常规的做法是通过改变主抽风机的风门开度来调节 风量的大小,以满足生产需要。这种调节方式简单易行, 成熟可靠,投资小,但它是以增加管网损耗,降低系统效率 为代价。且由于通过风门调节风量时,电机仍以额定转速 运行,造成很大的电能浪费。据了解,国内大多数烧结主 抽风机的选型都普遍偏大,这是因为在烧结主抽风机的选 型设计中很难准确地计算出风道系统的管网阻力,同时也 考虑到烧结工艺在长期生产过程中可能出现的各种不利 因素,如: 烧结机系统的漏风现象、烧结机设备的磨损率等 等。设计选型时通常按系统最不利条件下的最大风量和 风压裕度作 为 选 择 风 机 的 依 据,并 由 此 来 确 定 风 机 的 型
ABSTRACT Based on the operation condition of the main sintering exhausters,this article has analyzed the energy-saving principles of frequency conversion control applied on main sintering exhauster,meanwhile listed several successful domestic energy-saving application cases of different sizes such as a 400m2 sinter,a 500m2 sinter and a 660m2 main sintering exhauster on which frequency conversion control was applied,and thus demonstrated the energysaving effects. The results indicate that by the frequency conversion controlon the main sintering exhauster,the goal to decrease energy cost and production cost can be reached. This will be the trend for major sinter projects in the future.

烧结厂主抽风机变频调速节能案例分析_何青

烧结厂主抽风机变频调速节能案例分析_何青
Key words main sintering ex hauster ;frequency control;energy saving
1 概 述
烧结主抽风机的电能消耗约占整个烧结厂 电能消耗的一半左右 , 目前烧结主抽风 机最常 用的风量调 节方式 是通过 调节 风门 开度来 调 节 , 以满足生产要求 。 这种调节方式简单易行 , 成熟可靠 , 但它是以增加管网损耗 , 耗费大量能 源为代价的 , 是一 种浪费能源的高能耗 低效率 风量调节方式 。 如果使用变频器对风机进行变 速调节来控制烧结风量 , 就可以将风门 尽可能 地打开 , 从而节约电能 , 降低生产成本 。
由以上 分析可知 , 通过改变风 机的电机转 速来改变风 量的调 节方式 是提 高风 机运行 效 率,降低风机耗电量的有效途径 , 并且转差越 大 , 节能越显著 。
3 应用案例及分析
3.1 案例 1 山西太钢不锈钢 股份有限公司(以 下简称
太钢)于 2010 年 4 月投产 1 台 660 m2 烧结机 (台车底宽 5.0 m , 上口宽 5.5 m , 机长 120 m), 烧结 机利 用系 数 1.3 t/(m2 ·h)(设 备 能力 按 1.45 t/(m2·h)配套), 年产烧结矿 699 万 t , 主机 年工作 339.5 天(工作小时数 8 148 h , 即台时产 量 858 t/ h)。 主抽风系统选用 SJ30000 烧结主 抽风 机 2 台 , 风 量 30 000 m3/ min , 进 口 负 压 17 500 Pa 。 每台主抽风机均由一台同步电动机 拖动 , 主抽风机电动机为 10 kV 、10 760 kW 同 步电动机 , 额定电流 634 A 。采用了两台西门子 罗宾康 -IGBT 型 11 000 kVA 变频装置 。太钢 660 m2 烧结机主抽工频运行与主抽变频运行时 的参数如表 1 所示 。
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烧结系统主抽风机的变频生产与节能
应用
摘要
随着自动化控制技术的不断进步,冶金行业对自动化高效化、节能化有了更
高的要求,本文采用高压变频控制技术对烧结主抽风机同步电动机在启动过程中
实现降压、降噪、减少电网高次谐波,并在生产时可控调速,以达到节能省电效果。

关键词:高压变频器变频控制节能环保
1前言
高压大功率同步电动机是当前烧结主抽风机的常规配置,也是钢铁企业烧结
工序中的核心设备。

烧结主抽风机的起动多采用降压起动,起动电流通常是额定
电流的 3~5 倍,不仅严重冲击电网和电网中的其他用电设备,而且冲击电流导
致电动机振动大、发热快、绝缘易老化。

因烧结工艺参数或配料变化,通常采用
调节主抽风机风门开起度的方式来调节烧结机风箱的风压和风量,但是电动机的
输出功率几乎不变,导致电能较大浪费。

因此,采用先进的高压变频技术实现主
抽风机的起动和调速控制,是烧结生产提高产量和质量、降低能耗的重要措施。

2高压变频器的工作原理和系统组成
2.1高压变频器的工作原理
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元等组成,三相高压电进入高压开关柜,经输入降压和移相等
处理后为功率柜中功率单元供电;其次,变频控制柜中的控制单元对功率柜中功
率单元进行整流、逆变控制、检测等处理,使得频率可以根据需要通过操作界面
给出;最后,控制柜中控制单元将控制信息发送至功率单元中进行整流、逆变等
调整,输出所需等级的电压,基本控制原理如图1所示。

图1
电机的转速满足如下的关系式:
n =(1-s)60f/P
=F×(1-s)(P:电机极对数;f:电机运行频率;s:滑差)从式中看出,
电机的同步转速F(F=60f/P)正比于电机的运行频率f,由于滑差s一般情况下
比较小(0~0.05),电机的实际转速n约等于电机的同步转速n。

,所以调节了
电机的供电频率f,就能改变电机的实际转速。

电机的滑差s和负载有关,负载
越大则滑差增加,所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。

2.2高压变频器的系统组成
高压变频器采用功率单元串联多电平拓扑结构,由移相变压器柜、功率单元
柜和控制柜组成,输出 PWM 电压波形,多个功率单元移相串联,电压叠加,完
成变压、变频功能;输入侧的变压器采用移相方式,可有效消除对电网的谐波污染。

这种组成结构具有谐波小、功率因数高的优异性能。

变频调速时,变频装置通过内置的 PID 控制器输出 4~20mA 信号给励磁调
节器,实时控制同步电动机的励磁电流。

改造前同步电动机的工频起动采用水电阻方式,通过调节风机风门开度来控
制风压和风量,改造后,保留原水电阻软起动装置及原高压柜,增加了变频高压
馈电柜、变频高压输入柜、变频高压输出柜、移相变压器柜、变频器功率单元柜、控制柜,结合烧结大系统使用的PLC施耐德M580 BMEP586040控制器作为检测与
控制系统,与原来的励磁柜和工频装置共同构成新的变频控制及切换系统,电气主回路如图 2所示。

图2
3烧结主抽风机变频运行的开机与停机操作
3.1烧结主抽风机变频运行的开机操作
①开机前操作人员检查确认风门已关闭、风机油泵油压正常;
②打开风机冷却水阀门,打开变频器空水冷进、回水阀,
③把现场操作台1SA转换开关转到“变频”位置。

⑤ 把星点柜在综保上的差动速断、差动保护退出并确认;
④变频器启动及调速方式有两种:
1.
工控上位机启动及调速:把现场操作台2SA转换开关转到“远程”位置和“SS1” 转换开关转到“电脑调速”位置,先点击工控上位机画面“空水冷”的“启动/停止”按钮, 空水冷“运行”变红,接着点击工控上位机画面“QF3” 的“合闸”按钮,QF3柜状态显示变红,待工控上位机画面“变频器”的“变频
器就绪”变亮后,点击工控上位机画面“变频器”的“启动”按钮。

“QF4”合闸变红,说明变频器已启动,电机频率从0HZ慢慢上升到最低频率(30HZ),当电机转速达到最低频率30Hz稳定后,才开始调风门,风门每次按5%调整。

风门到90%后操作人员可按生产要求调速。

2.
操作台启动及调速:把现场操作台2SA换开关转到“就地”位置和“SS1” 转换开关转到“本地调速”位置,把调速切换钮子开关打到“操作台调速”,然后先点击工控上位机画面“空水冷”的“启动/停止”按钮,接着点击工控上位机画面“QF3” 的“合闸”按钮,QF3柜状态显示变红,待工控上位机画面“变频器”或现场操作台的“变频器就绪”变亮后,然后按下现场操作台变频器启动按钮“SF”3~5秒松开,说明变频器已启动,电机频率从0HZ慢慢上升到最低频率(30HZ),当电机转速达到最低频率30Hz稳定后,操作人员才开始调风门,风门每次按5%调整。

风门到90%后操作人员可按主控要求在操作台“频率数显变送表”PF上设定频率调速。

3.2烧结主抽风机变频运行的关机操作
变频器关机有三种:
1.
上位机停机:操作人员点击工控上位机画面“变频器”的“停机”按钮,变频器停机,变频器的输出柜分闸,然后点击工控上位机画面“QF3” 的“分闸”按钮,变频器输入柜分闸,最后通知配电工停变频电源馈电柜。

空水冷在变频器停机5到10分钟后在工控上位机画面上再次点击“空水冷”的“启动/停止”按钮,空水冷停机。

2.
操作台停机:按下现场操作台变频器停止按钮“SS”3~5秒松开,变频器停机,变频器的输出柜分闸,然后点击工控上位机画面“QF3” 的“分闸”按钮,变频器输入柜分闸,最后通知配电工停变频电源馈电柜。

空水冷在变频器停机5
到10分钟后在工控上位机画面上再次点击“空水冷”的“启动/停止”按钮,
空水冷停机。

3.
急停操作:在上位机、操作台和变频器控制柜各有一个急停按钮,当发生严
重设备事故和人身事故等紧急情况,只要一拍(按)任何一个急停按钮就能够紧
急停机。

操作画面如图3:
图3
4高压变频器的节能应用
变频器的投用之所以节能,主要在于全速运行中浪费的电能节约下来。

尤其
是闭环调速系统实现了按需拖动,几乎完全消除了拖动系统在运行过程中的浪费。

事实上,变频器是通过轻负载降压实现节能的,当需要较小的风量时刻,电机会降
低速度,风机的耗能跟转速成正比,所以电机的表距会急剧下降,节能效果明显。

其实,冶金、电力等行业实现的具体效果就是如下几点:
①进一步提高电能变换效率,降低待机损耗;
②避免电力公害,尽量减少电流谐波,提高功率因数;
③提高电源装置和系统的电磁兼容性;
④降低电噪声;
⑤实现高性能可控性。

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