高压变频器在100t转炉一次除尘主风机中的应用
中压变频器在除尘风机上的应用浅析
中压 变 频 器 在 除 尘风 机 上 的应 用 浅析
电 气 传 动 ２ ０ ０ ６年 第 ３ ６卷 第 ７期
中压 变 频 器 在 除 尘 风 机 上 的应 用浅 析
饶刚 冷祥 洪 赵朝 霞
上 海梅 山钢铁 股份 有 限公 司
摘 要 ： 频 器 以其 可 观 的节 能 效 果 而 被 广 泛 推 广使 用 ， 高 中压 变 频 器 对 电 网 的谐 波 污 染 ， 输 出谐 波 对 变 但 其
电动机 的影 响 ， 不可忽视 。通过对 １ ８脉波整流和 Ｐ ＷＭ 逆 变电路工 作原理的分析 ， 以及在除尘风机上 的应用 实例 ， 浅析 中压变频器在 消除谐 波 ， 降低对 电网和 电动机 污染方 面的性能 ， 从而为 中压变频器 的选 型和维护 提 供参考 。
关 键 词 ：８脉 波 整 流 １ Ｐ Ｍ Ｗ 矢 量 控 制 无 速 度 传 感 器
Ｉ （ ＝１２， ， ） ｄ 矗 ３…
，
即输 入 电流谐 波次 数 为 １ ， ９ ３ ， ７ ５ ， ５ … 。 ７ １ ，５ ３ ， ３ ５ ，
其 幅值 与次 数 成反 比而 降 低 。该 电路 特性 为 ： 输
入 电流 有 效 值 Ｉ ＝２ ３ １ 输 入 电流 总 畸 变 率 ． ５ Ｉ，
ｐ ｌ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｎ ｈ ａ ｆｅ ｔｎ ｎ ｔ ｅｍｏ ｏ ．Ｔｈ ｒ ｉｌ ｎ ｌ ｓ ｓｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｒ ｓ ｓ ｅ ａ ｄ ｔ ｅｂ ｄ ｅ ｆ ｃｉ ｇ ｏ ｔ ｒ ｕ ｈ ｅａ ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆ ｃ ｎ
Ａ １ ６４ ： ３１
高压变频器在高炉炉前除尘风机上的应用探究
高压变频器在高炉炉前除尘风机上的应用探究滕泽民（河钢集团承钢公司自动化中心，河北 承德 ０６７００１）摘 要：目前在我国钢铁冶炼行业中，主要采用电动机实现能源供应，高压电动机的能耗量非常大，在６０％￣７５％之间，为了降低其能耗量，最有效的方法就是使用高压变频器。
高压变频器已经在我国电动机中得到了广泛应用，并取得了显著的节能效果，本文将重点研究高压变频器在高炉炉前除尘风机中的应用，提升风机的实际应用效率。
关键词：高压变频器；高炉炉前除尘风机；节能效果中图分类号：ＴＭ９２１．５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１３－０２９６－２Application of High Voltage Frequency Converter in Dust Removal Fan of Blast FurnaceTENG Ze-min（Ｃｈｅｎｇｇａｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｈｅｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ， Ｃｈｅｎｇｄｅ ０６７００１， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｉｎ Ｃｈｉｎａ＇ｓ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｕｐｐｌｙ． Ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ， ｒａｎｇｉｎｇ ｆｒｏｍ ６０％ ｔｏ ７５％． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｉｔｓ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｉｓ ｔｏ ｕｓｅ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ． Ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ａｎｄ ｈａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｉｌｌ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎ ｄｕｓｔ－ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｆａｎ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｆａｎ．Keywords: ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ； ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｆａｎ； ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ高炉在实际运行中会产生大量的烟尘，严重污染环境，为了解决这一问题，我国明确规定需要对高炉展开除尘处理，因此高炉炉前除尘风机得到了应用。
高压变频器在除尘风机上的应用
高压变频器在除尘风机上的应用摘要：电机是风机、水泵、压缩机、机床、传输带等各种设备的驱动装置，广泛应用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用设施等多个行业和领域，是用电量最大的耗电机械。
据统计测算，我国电机保有量约19亿千瓦，总耗电量约3.8万千亿千瓦，占社会总用电量的64%，其中工业领域电机用电量为2.9万亿千瓦，约占工业用电的75%。
目前我单位30千瓦以上电机共2000余台，装机容量32万千瓦，变频电机占比近13%，对我单位而言，电机能效每整体提升1个百分点，能够节电约1000万度/年，节约电费约500万元/年。
关键词：节能；变频器；节电率；频率；风速1、技术背景为了节能降耗，目前对我单位5台除尘风机做变频节能改造研究。
分别为：磨矿仓除尘450kw一台；高压辊磨除尘280kw一台；中间贮矿仓除尘450kw一台；中破碎除尘450kw一台；筛分除尘1000kw一台。
2、节电原理风机属于平方转矩负载，根据流体力学的知识可知：1）风机的流量与水泵的转速成正比2）风机的扬程（压力）与转速的平方成正比3）风机的轴功率与转速的立方成正比3、计算过程1）风机的轴功率为p，风机的转速为n，风机的扬程为h，流量为q；2）转速调节后：轴功率为p0，转速为n0，扬程为h0，流量为q0；3）计算公式：p=kn3 h=kn2 q=kn假设：转速降低到原来的95%，即下降5%时（a）流量q0=k ×（95/100）n=0.95kn=0.95q 即流量变为未调节前的95%，下降了5%；（b）扬程（或压力）h0=k×[（95/100）n]2=0.9kn2=0.9h；这时扬程（或压力）下降了（h-h0）/h×100% =（h-0.9h）/h×100%=[h（1-0.9）]/h×100%=10%（c）轴功率p0= k×[（95/100）n]3=0.86 kn3=0.86p；这时轴功率下降了（p- p0）/p×100% =（p-0.86p）/p×100%=[p（1-0.86）]/p×100%=14%综上所述：也就是说当风机转速下降5%时，流量也同比例下降了5%、扬程（或压力）下降了10%、轴功率下降了14%，这时的轴功率即为节电率。
高压变频器在锅炉风机系统中的应用分析
高压变频器在锅炉风机系统中的应用分析1. 引言1.1 背景介绍随着社会经济的不断发展，能源问题成为全球所面临的一大挑战。
锅炉在工业生产中扮演着至关重要的角色，而锅炉风机系统作为锅炉的关键组成部分，直接影响着锅炉的运行效率和能源消耗。
传统的风机系统通常采用调速方式来实现风机的调节，但存在着能效低、噪音大、寿命短等问题。
研究高压变频器在锅炉风机系统中的应用具有重要的现实意义和深远的发展前景。
本文将对高压变频器在锅炉风机系统中的应用进行深入分析，探讨其优势、应用案例、节能效果以及未来发展方向。
希望通过本研究能够为锅炉风机系统的能效提升和节能减排做出一定的贡献。
1.2 问题阐述锅炉风机系统在工业生产中起到至关重要的作用，然而传统的控制方法存在着能耗高、运行效率低的问题。
为了解决这些问题，近年来高压变频器被广泛应用于锅炉风机系统中。
高压变频器可以通过调节电机的转速，实现精确的风量调节，提高系统的稳定性和可靠性，同时实现节能和降低运行成本。
然而，在实际应用中，人们也面临着一些问题和挑战。
例如，高压变频器在不同工况下的性能表现如何？如何实现高压变频器与锅炉风机系统的智能化集成？如何确保高压变频器在长时间运行过程中的稳定性和可靠性？为了更好地解决这些问题，有必要对高压变频器在锅炉风机系统中的应用进行深入研究和分析。
本文旨在通过对高压变频器的基本原理、优势分析、应用案例、节能效果和未来发展等方面进行探讨，为进一步推动高压变频器在锅炉风机系统中的应用提供参考和借鉴。
1.3 研究目的研究目的主要是通过对高压变频器在锅炉风机系统中的应用进行深入分析，探讨其在提高锅炉风机系统运行效率、降低能耗、减少环境污染等方面的作用和意义。
具体包括以下几个方面：通过研究高压变频器在锅炉风机系统中的基本原理，了解其工作原理和应用特点，为后续的优势分析和实际应用提供理论支持；分析高压变频器在锅炉风机系统中的优势，比如节能减排、运行稳定性高等，以便为工程实践提供指导；通过实际应用案例的分析，验证高压变频器在锅炉风机系统中的效果，并总结经验教训；评估高压变频器在锅炉风机系统中的节能效果，探讨其未来发展潜力，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
国产高压变频器在除尘风机上的应用
钢板处于全国领先地位，产量和市场占有率在国内冶金 行业遥遥领先，锅炉及压力容器用钢板2006年获得中名 牌产品称号。2007年获得“中国名牌”的高强度建筑结 构用中厚钢板主
要应用于工程机械制造及重点工程建筑结构。济钢开发 生产的70~80kg级高强度钢板替代进口同类产品，形成了 具有济钢自主知识产权的特色产品系列和专有生产工艺 技术。100k
*SCP*防护技术。高压电动机在长时间的运行过程中，电 缆头或电机内部两相短路的情况时有发生，由于IGBT管 安全工作区的限制，几毫秒内只允许几倍于额定电流的 电流流过。因
此巨大的相间短路电流极有可能瞬间损坏输出主回路 IGBT逆变管。为此，ZINVERT设置了三重短路保护功能， 可有效保护电机及高压变频调速系统的安全。允许掉电 时间可达30
选择低压功率模块，单元电势差由变压器线圈来承受。 该变频器通过“功率裂变”与高压“再生”技术，直接 带动高压电机，因此输出谐波小、对电网污染小。每个 功率单元输出三电平，通
过移相叠加输出电压近似正弦波，不存在谐波引起的电 动机附加发热和转矩脉动，不必加装输出滤波器就可以 用于普通异步电动机，并且电压的跳变仅为单个功率单 元直流电压值，dV/d
5r/min；绝缘等级F；防护等级IP54；共1台；冷却方式为 上装水内循环风自冷式冷却器。调速要求济钢第三炼钢 厂LF精炼炉除尘风机运行模式为：风量100%时间占年运 行
时间的30%，风量80%时间占年运行时间的70%.根据LF炉 每个处理周期38min内风量需求段的不同，并考虑到不连 续处理的间断时间，认为可按照额定转速的100%、75
所示。每个功率单元在结构及电气性能上完全一致，可 以互换。高压变频器技术特点ZINVERT高压变频器将多个 功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压输出（如所 示），此方法类
【技术前沿】高压变频器在转炉一次除尘风机上的研究与应用
【技术前沿】高压变频器在转炉一次除尘风机上的研究与应用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。
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3000V，额定电流366A，cosϕ=0.89，额定转速2985r/min。
变频器型号为ABBACS1000，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42Hz。
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60s，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48Hz转速为2860r/min。
高压变频器在除尘风机上的应用及节能效果
高压变频器在除尘风机上的应用及节能效果摘要：在除尘风机上利用高压变频器可大幅度节约能源，降低成本，本文详细讲解了广州智光高压变频器的原理及其在除尘风机上的应用与节能效果。
关键词：高压变频器；除尘风机；应用；节能；1、引言宁波钢铁有限公司热轧1780mm热连轧带钢生产线在精轧轧制过程中产生的氧化铁粉尘颗粒捕集治理所采用的设备主要为塑烧板除尘器，该除尘器设计除尘风机风量为270000m3/h，选用10KV 630KW高压电机驱动，电机采用直接启动且直接驱动风机转子的运行方式；精轧除尘风机主要用于收集及排除精轧轧制期间产生的粉尘及水蒸气，在非轧制阶段无废气及粉尘，但是此设备平时是一直处于全负荷工作状态，仅在年修和个别定修时，才停止运行。
因热轧工艺特点是间隙工作制，全年轧机轧制时间为6775小时，期间需要风机进行除尘，其它时间无需运行；年修及个别定修期间此风机是处于停止运行，时间约为480小时；一年有8760小时，此风机至少有1505小时处于能耗浪费；为降低热轧厂精轧除尘风机的用电量消耗，对风机电机进行变频调速节能改造是非常必要，且节能效果显著。
2、变频器的基本原理（1）系统原理本次改造所选用的是广州智光ZINVERT系列智能高压变频器，其调速系统采用多个功率单元串联的形式，电压叠加原理类同于“电池组叠加”技术。
对于10kV 系统，每相九单元串联，每个功率单元输出交流有效值Vo为642V，相电压为5774V，线电压为10000V。
图1[电压叠加形成高压输出原理结构]采用的高压变频器输入电压为10kV，经过多组副边绕组移变压器进行降压后给模块化的功率单元供电；在功率单元中通过整流电路将三相电源变成脉动直流电源，经过大容量的电容稳压、滤波得到稳定的直流电源，通过IGBT组成的逆变桥进行正弦调制的PWM控制，得到等效单相正弦阶梯正弦PWM波形的交流电源；再将同一相的多个功率单元串联在一起进行电压叠加），形成一个星型连接的三相可调制的正弦PWM高压电源，驱动相应电压等级高压电机来实现的变频控制，其10kV系列含有27个功率单元，每9个构成一相。
转炉一次除尘风机高压变频改造
前言众所周知，钢铁工业是我国国民经济的支柱产业，也是资源、能源、资金、技术和劳动力密集行业和污染排放大户。
近年来，我国钢铁工业通过结构调整和技术进步，在节能降耗、减少污染物排放方面取得了显著成效。
及微量其它成分高温气体。
炼钢厂转炉吹炼过程中，会产生大量含有CO、少量CO2在气体中央带着大量氧化铁、金属铁和其他颗粒细小的固体烟尘即炉口观察到得棕红色浓烟这股高温含尘气流冲出炉口进入眼罩与净化系统，在气体流出炉口进入烟罩的同时，或多或少地吸入部分空气使CO燃烧。
转炉烟气的特点是温度高、气体多、含尘量大，气体具有毒性与爆炸性，必须对转炉烟气进行净化处理。
转炉一次除尘就担任了此项任务。
除尘风机是除尘系统的关键设备，一旦除尘风机不能正常工作，不仅耽误生产、影响质量，还有可能对现场工作人员的人身安全造成威胁。
现在除尘风机大多数采用液力耦合器控制，由于采用液力耦合器存在调速范围有限、调速精度低、线性度差、漏油严重、环境污染大等缺点。
而通过使用变频器控制风机后，不仅能解决使用液力耦合器时带来的缺点，而且改善了工艺过程，根据工艺需求自动调节风量，同时提高了生产工艺自动化程度，实现除尘风机自动调节，精简了控制程序，使操作更加方便，提高了生产效率，从而达到了节能降耗的目的。
其综合效益是特别明显的。
目录1、课题提出的目的以及意义 (1)2、转炉一次除尘系统简介 (1)2.1转炉一次除尘系统的目的 (1)2.2工艺参数 (1)2.3转炉一次除尘工艺结构图 (2)2.4转炉一次除尘系统结构 (2)2.5转炉一次除尘工艺概述 (3)2.6转炉一次除尘工艺流程图 (3)3、一次除尘电动机及风机设备主要参数 (3)3.1电动机 (3)3.2除尘风机 (4)4、转炉除尘风机的工艺要求 (5)4.1转炉工作一个工艺周期的工艺流程图及分析 (5)5、风机的控制方式主要有二种 (5)5.1通过液力耦合器控制风机 (5)5.2通过变频器控制风机 (6)6、风机控制的具体实现 (9)6.1电机和风机监控主要数据表 (9)6.2除尘风机控制系统图 (9)6.3除尘风机控制系统的分析 (9)7、节能 (10)7.1节能原理 (10)7.2节能分析 (11)总结 (12)主要参考文献 (13)附图 (14)1 课题提出的目的以及意义目前，在转炉除尘风机运行上大多采用液力耦合器进行调速控制，它比直接调整风门前进了一步，提高了负载的功率因数，改善了电机的启动冲击，传递功率大，操作维修简单。
高压变频器在高炉除尘风机上的应用
高压变频器在高炉除尘风机上的应用本文分析了高压变频器在济钢高炉除尘风机中应用，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。
1.引言随着国民经济的迅速发展，特别是世贸组织的加入和市场竞争的加剧，能源问题已经显得尤为突出，节能减排的大力投资成为各个行业提高市场竞争力新的亮点。
而各个行业中，电机的应用极为广泛，它是工况企业中的主要动力，在冶金、石化、电力、矿业等各个行业中，用于风机、轧机、泵类等大型机械设备的拖动，尤其高压电机的电能消耗非常巨大，占企业所有电机电能消耗的65－75%之多。
对于电机节能，高压电机的节能尤为突出。
目前电机系统节能工程被定位国家发改委启动的十大重点节能工程之一。
对电机系统的节能来说，不管从调速、起动和制动性能上来说，采用可控硅变频技术是最为理想的节能途径，尤其在某些特定工艺下，中、高电压、大功率的电机采用高压变频器节能效果尤为明显。
2.高压变频器的分类及节能优势变频器是运动控制系统中的功率变换器。
目前，我国高压变频器呈现三大趋势：（1）功率单元串联多电平技术依然是市场的主流。
（2）向大功率方向发展。
（3）随着高压变频技术的成熟，将大幅拓展工艺控制对于变频调速的需求。
高压变频器不像低压变频器那样具有成熟的一致性的主电路拓扑结构，而是限于功率器件的电压耐量和高压使用条件的矛盾，国内外各变频器生产厂商，采用不同的功率器件和不同的主电路结构，以适应各种拖动设备的要求，因而在各项性能指标和适用范围上也各有差异。
高压变频器的分类一般可分为两大类：（1）交—交变频器（无直流环节）（2）交—直—交变频器（有直流环节）。
其中交—直—交变频器又可根据直流环节采用大电感以平抑电流脉动的变频器称为电流源型变频器，直流环节采用大电容以抑制电压波动的变频器则称为电压源型变频器。
图1为三种高压变频器框图。
图1：三种高压变频器框图无论何类变频器，判断其优劣，首先要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；其次要看对电网的谐波污染和输入功率因数；再次要看其本身的能量损耗（即效率）如何。
高压变频器在焦炉除尘风机上的应用
改造 前
致 ， 足液 力 耦合 器油 压和 油温 的要求 。 满 工频 散 热风 扇 该 方 案是 一拖 一 手 动 旁路 的 典型 方案 ， Ｆ为 除 尘风 机 高 压 配 和外 加 油泵 实施 Ｐ Ｃ集 中控制 ， ０ Ｌ 以除尘 电机 变 频运 行 为联 锁 条件 ， 电室 真 空 断路 器 ， 为 手 自动 隔离 刀 闸 ，可通 过 Ｐ Ｃ远 程控 制 或 Ｋ１ Ｌ 防止 除尘风 机 工频 运行 时 ， 复运行 ， 加 能耗 。 重 增 者 现 场 操 作箱 本 地控 制 。Ｋ１ Ｋ 、 ３ Ｉ 、 ２ Ｋ 、 ４均 为手 动 隔离 刀 闸 ， 常 （ 正
（ 一股 在 １０ １０ ）满 足 不 了工 艺 要求 （ 般 在 ２ ￣４ 。 由于 ｏ～ ５ ， ｓ 一 ０ ０ｓ ）
装煤 和 出焦 的时 间只 有 ４ ｎ左右 ， 以风 机 转速 要在 短 时 间 内从 ｍｉ 所 低速 提至 高速 ， 则 除尘 的效 果就 达 不到 要求 。由于变 频器 的升 速 否 时 间和 输 出 电流成 反 比关 系 ， 果 升速 时 间过 短 ， 如 就会 造 成 输 出 电 流 过大 ， 频器 输 出端 电压 过低 ， 频器 保护 跳 闸 。 对 该 问题 ， 变 变 针 我
我公 司焦炉 除尘 工段有 ４台大 功率 除尘风 机 ， ２台 ９ ０ Ｗ 的装 ０ ｋ 煤除 尘风机 ， ２台 ２ ０ Ｗ 的 出焦 除尘 风机 。工艺 要求 在装煤 和 出焦 ５ｋ 时， 风机 要 高速运行 ； 装煤 和 出焦结束 时 ， 机要低 速运行 。改 造前 ， 风
由液 力 耦合 器 实 现速 度 的调 节 ， 风机 电机 在工 频 下恒 速 运行 ； 改造 ２
高速 启 动信 号 改 由启 门装 置 提 供 ，可 以提 前 ６ ～ １ ０ｓ Ｏ ０ 。
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式， 将 同一 相 的所 有功率 单元 串联在 一起 ． 便 形成 了
５ ９
ｗｗｗ． ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｃ ａ ａ ａ ． ｃ ｏ ｍ ｌ 自动 化 应 用
变 频 节 能 及 软 起 动 系 统
一
个星型连接 的三相高压 电源 ， 驱 动电动 机运行 。
变 频 器 通 过 ＭＯ Ｄ — Ｂ Ｕ Ｓ与 除 尘 主 Ｐ Ｌ Ｃ通 信 ． 除 尘 Ｐ Ｌ Ｃ与 转 炉 氧 枪 倾 动 Ｐ Ｌ Ｃ之 间 通 过 以 太 网 实 现 数 据 交换和信 号采 集 ． 通 过 对 转 炉 炉 况 的判 断 ． 实 现 对 风 机 的 自动 调 速 控 制 。根据 炉前 冶炼 模式 （ 炼 钢 渣 ） 、 转 炉倾 动 角度 和 氧枪 高 度 。 来 建立 程 序 逻辑 关 系 在 上位
炼十余分钟后 ． 操枪人员提枪 ． 风机 自动进入 “ 提枪降
速” 档位 。 频率 以 ３ ０ Ｈ ｚ 运行 ： 如 果 点吹 。 程 序 判 断 抢
位． 会再 次升速至 ３ ５ Ｈ ｚ “ 点吹升 速” 档位 ． 点吹结 束提
枪 后 会 再 次 自动 降 速 至 “ 提枪 降速 ” 位： 当 转 炉 角 度
功 率 单 元 是 组 成 高 压 变 频 器 的最 小 单 位 。功 率 单 元 的基本拓 扑 为交一 直一 交 三 相 整 流／ 单 相 逆变 电路 ． 功率 单元 串联后 得到 的是阶梯 正弦 的 Ｐ ＷＭ 波 形 ， 波 形 正 弦度 好 ． ｄ ｕ ／ ｄ ｔ 小． 可 以减 少 对 电机 和 电缆 的绝 缘 损 坏． 无需 输 出滤 波 器 就 可 以使 输 出 电 缆 长 度 很 长 ， 电 动
荣信 Ｒ Ｈ Ｖ Ｃ高压变频器的主电路如 图 １ 所示 具 有相 同标号 的 ３组 副边绕组 ． 分别 向 同一 功率柜 （ 同
一
根据 实际 运行情 况 。液力 耦合器 调速存在 电机 效率
作者简 介 ： 刘 宇飞 （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 电 气工程 师 ， 从 事 高低 压 电 器
动， 风机转速 的控制通过调节 液力耦合器 的电动执行
器来完成 。 转 炉 在 冶 炼 周 期 中 只 有兑 铁 、 下 枪 吹炼 、 加
料期间烟气排放较大 ， 需要 风机高速运行 。 在空炉 、 测
温取样 、 出钢 、 出渣 等 期 间 ， 低 速 运 行 就 可 满 足 要 求
２ ． １ 高压变频器主电路
低、 能耗 大 、 液 力耦合 器故 障率高 、 影响连 续生产 、 调
速范 围窄 、 响应速度慢等缺 点 。由于液力耦 合器调速
控制速度和精度跟不上转炉 工艺要求 ． 所 以 实 际 运 行
中风机一直运行在高速状态 ． 液力耦合器 只是在启动
风机时使用 ． 造 成 电 能浪 费 电 机 技 术 参 数 ：型 号 。 Ｙ Ｂ Ｓ ６ ３ ０ ０ — ４ ：额定 功 率 ， ２ ０ ０ ０ ｋ Ｗ； 额 定 电压 ， ６ ｋ Ｖ： 额定频率 ， ５ ０ Ｈ ｚ ； 额 定电流 ，
图 １ 高 压 变 频 器 主 电 路
为一 ２ ０ —一 １ ０ ０ ．程序 判断认为 出钢 ．风机 自动 降速至
１ ５ Ｈ ｚ “ 出钢 低 速 ” 档位 ， 并在其余溅渣 、 倒 渣 期 间 保 持 低 速 ．直 到下 一 炉 开 始 装铁 ．人 员 再 次 点 击 铁 水 装 入 按
０引 言
随着 国民经济 的迅速发 展 ．市场竞争 的加剧 ． 能 源问题显得尤为突 出． 节能减排 的大力投资成 为各 个
行 业 提 高 市场 竞 争 力 新 的亮 点 。２ ０ ０ ９年 ， 安 阳 钢 铁 股 份 有 限 公 司 通 过 考 察 、对 比 进 口 和 国产 高 压 变 频 产 品 ．选 择 了 性 价 比较 高 的 国产 荣 信 Ｒ Ｈ Ｖ Ｃ高 压 变 频 器， 用于１ ０ ０ ｔ 转 炉一 次 除尘 主风 机 的变 频 改 造
及 自动化 等方 面的 电气设 备维修 、 维护 工作。
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — １ ２
级） 内 的三 个 功率 单 元 供 电 。第 一 级 内 每 个 功 率 单
元 的一 个 输 出端 连 接 在 一起 形 成 星 型 连 接 点 ． 另 一 个 输 出 端 则 与 下 一 级 功 率 单 元 的输 出 端 相 连 ．依 此 方
机 画面上暂设计五个档位 ：启动高速 ４ ０ Ｈ ｚ 、提枪降速
三 相 输 人 电 源
—
／ ， 、
３ ０ Ｈ ｚ 、 点 吹升 速 ３ ５ Ｈ ｚ 、 出钢 低 速 １ ５ Ｈ ｚ 、 空炉低速 １ ５ Ｈ ｚ 。 开 始冶炼 ． 炉前 人员 点击 画面 “ 铁 水装入 ” 按钮 ． 风机进入 “ 启动高速 ” 档位 ， 开始升速至 ４ ０ Ｈ ｚ ； 保持 ， 吹
一
１原除尘主风机运行情况
安钢第一炼轧厂 １ ０ ０ ｔ 转炉除尘主风机共两 台． 一
用一备 转炉在 吹炼 过程 中 ． 炉 口会排 出大 量棕红色 的烟气 ， 烟气 温度 高 、 含有 可燃有 毒 的煤 气和金 属颗 粒， 按照 国家大气排放 和环保 要求 ． 必须对 烟气冷却 、
净化 。 达标后排放 ． 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 到现场 生产人
员人身安全 ． 所 以炼 钢 一 次 除 尘 主 风 机 的正 常 可 靠 运 行 显 得 尤 为 重 要 原 除尘 风机 和 电机 采 用 液 力 耦 合 器 实 现 柔 性 连 接 调 速 ．风 机 的 电 机 靠 高 压 开 关 直 接 启
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ， ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｒ Ｈ Ｖ Ｃ ｈ ｉ 曲 ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ
图３ 风 机 升 降 速 循 环 周 期
监 控 人 员 可 根 据 冶 炼 时 烟 气 情 况 实 时 微 量 调 整 电机频率 ， 频率 范围 １ ５ ～ ５ ０ Ｈ ｚ， 正 常 设 定 合 适 后 不 需 要频繁 改动。 ５个 档 位 之 间 可 以 人 为 强 制切 换 ， 人 为切 换 用 于 自动 切 换 没 有 及 时完 成 时 的人 为 干 预 ． 如果 自 动 流程 不 影 响 除尘 效 果 ， 就不需要操作 ， 功能为备用 。
４应 用 效 果
从 运行 情 况 看 ． 高 压 变 频 调 速 装 置 运 行 可 靠 节 电
效 果 明显 ． 达 到 了 预 期 效 果 风机 电耗 和改 造 前 相 比 吨
钢降低 ２ ． ０ １ 度． 按 每年生产 １ ０ ０ ｔ 钢计算 ， 则 年 节 约 电
费２ ｘ ０ ． ５ ６ ｘ １ ０ ０ ＝ １ １ ２万 元
２ ６ ｋ Ｐ ａ ；进 口温 度 ， ５ ５ ６ ５ ℃ ；出 Ｅ ｌ 压力 ， ２ ～ ６ ｋ Ｐ ａ ； 转
速． １ ４ ５ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ
２荣信 Ｒ Ｈ Ｖ Ｃ高压变频器
荣信 Ｒ Ｈ Ｖ Ｃ高压 变频器 是采用 目前 国际上 先进
的Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ功 率 单 元 串联 多 电平 技 术 、 多重化叠加技术 、 数 字 控 制 技 术 及 超 导 热 管 散 热 技 术 研 制 而 成 的 高 压 电机节能调速设备 ． 属于高一 高 电压 源 型变 频 器 ． 高 压 直接输入输 出， 无 需 输 出变 压 器 ， 效率高 。 输 出 频 率 范 围宽 。
２ ． ２高压变频器 电压叠加原理
荣信 Ｒ Ｈ Ｖ Ｃ高压 变频器 的输 出 电压 是 由多个 功
率 单 元 的输 出 电 压 相 互 叠 加 而 成 的 当 电 网 电压 为 ６ ｋ Ｖ时 ． 变 压 器 的 副边 输 出 电压 即 功 率 单 元 的 输 入 电
钮。 才会再次升速 。风机升降速循环周 期如图 ３ 所示 。
ｍａ ｉ ｎ ｆ ａ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｉ ｍａ ｒ ｙ ｄ ｅ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｔｅ ｒ ｒ ； ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ； ｄ ｕ ｓ ｔ ； ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
机也不需要降额使用 ． 可直接用 于旧设备 的改造。
３改 造 方 案
原来 １ ０ ０ ｔ 转 炉 除 尘 主 风 机 在 冶 炼 过 程 中 电机 始 终 处 于工 频 高 速 运 行 状 态 ．风 机 靠 液 力 耦 合 器 调 速 ， 浪 费 了大 量 的能 源 改 造 方 案 将 原 来 的 液力 耦 合 器 改 为 电 机 和 风 机 的联 轴 器 ． 在 高压 柜 后 增 加 高 压 变 频 器 设备 ． 利用变 频器 控制 风机 的转速 ， 在 吹 氧 冶 炼 期 间 电机 高速运 行 ． 在 不吹 氧期 间电机 低速 运行 ， 降 低 高 速运行时 间 ． 从 而 降 低 电耗 。 改 造 前 后 风 机 运 行 情 况 对 比如 图 ２所 示
ＬＦБайду номын сангаасＬ Ｔ Ｙｕ － ｆ ｅ ｉ ， Ｗ ＡＮＧ Ｌａ ｎ — ｘ ｉ ａ ｏ ， ＹＵＡＮ Ｙｏ ｕ ， ＬＩ Ｍｉ ｎ ｇ ， Ｓ ＯＮＧ Ｈａ ｉ ・ ｔ ａ ｏ
（ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ － ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｏ ｆ Ａｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｒ ｏ ｎ＆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ Ｔ Ｄ， Ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ５ ５ ０ ０ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）