北京利德華福電氣技術有限公司  範宇武

　　一．引言

　　福建省三鋼（集團）有限責任公司前身為福建省三明鋼鐵廠
，建於1958年。2000年4月，經福建省人民政府批準改製設立福建省三鋼（集團）有限責任公司。曆經50多年的發展
，三鋼集團已形成年產鋼500萬噸以上規模和以鋼鐵業為主、集多元產業並舉的跨行業、跨地區、跨所有製的大型企業集團，是福建省最大的鋼鐵生產基地和化肥生產基地。

　　二．設備工藝及變頻調速係統

　　高(gao)壓(ya)除(chu)磷(lin)泵(beng)站(zhan)是(shi)為(wei)粗(cu)除(chu)磷(lin)供(gong)給(gei)高(gao)壓(ya)水(shui)，其(qi)作(zuo)用(yong)是(shi)用(yong)高(gao)壓(ya)水(shui)除(chu)去(qu)板(ban)坯(pi)表(biao)麵(mian)的(de)氧(yang)化(hua)鐵(tie)皮(pi)，提(ti)髙(髙)成(cheng)品(pin)板(ban)帶(dai)的(de)表(biao)麵(mian)質(zhi)量(liang)。采(cai)用(yong)調(tiao)節(jie)閥(fa)門(men)的(de)大(da)小(xiao)進(jin)行(xing)調(tiao)節(jie)供(gong)水(shui)量(liang)，過(guo)去(qu)根(gen)據(ju)供(gong)水(shui)的(de)高(gao)低(di)峰(feng)進(jin)行(xing)人(ren)為(wei)調(tiao)節(jie)
，並(bing)且(qie)調(tiao)節(jie)精(jing)度(du)不(bu)夠(gou)，造(zao)成(cheng)水(shui)資(zi)源(yuan)和(he)電(dian)能(neng)的(de)浪(lang)費(fei)。因(yin)此(ci)，改(gai)進(jin)水(shui)泵(beng)的(de)調(tiao)節(jie)方(fang)式(shi)是(shi)降(jiang)低(di)水(shui)泵(beng)耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)最(zui)有(you)效(xiao)途(tu)徑(jing)。采(cai)用(yong)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)恒(heng)壓(ya)供(gong)水(shui)，節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)顯(xian)著(zhu)。

　　圖  除磷泵現場工藝

　　現場高壓除磷泵站共2台泵，一用一備。電機額定電壓：10KV； 額定電流：185A；額定轉速：2982r/min；功率因數：0.9；額定功率：3000KW。采用Harvest-VA10/180型號變頻器。

　　1.改造前係統存在的問題：

　　1.1 該機組屬於小流量

，大壓力工作機組，電機工頻運行，不噴水時壓力過高，造成能源浪費。

　　1.2由(you)於(yu)流(liu)量(liang)和(he)壓(ya)力(li)的(de)不(bu)能(neng)調(tiao)節(jie)，使(shi)水(shui)泵(beng)不(bu)能(neng)運(yun)行(xing)在(zai)最(zui)佳(jia)工(gong)況(kuang)點(dian)
，管(guan)網(wang)阻(zu)力(li)曲(qu)線(xian)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，泵(beng)的(de)揚(yang)程(cheng)損(sun)失(shi)較(jiao)大(da)，電(dian)機(ji)的(de)能(neng)耗(hao)浪(lang)費(fei)較(jiao)大(da)
，設(she)備(bei)運(yun)行(xing)不(bu)經(jing)濟(ji)。

　　1.3電機在工頻電網下依托電網容量軟啟動。 大da容rong量liang的de高gao壓ya電dian機ji軟ruan啟qi動dong會hui產chan生sheng巨ju大da的de衝chong擊ji電dian流liu與yu衝chong擊ji轉zhuan矩ju
，巨ju大da的de衝chong擊ji電dian流liu能neng夠gou造zao成cheng定ding子zi繞rao組zu絕jue緣yuan的de機ji械xie損sun傷shang和he磨mo損sun，從cong而er導dao致zhi定ding子zi絕jue緣yuan繞rao組zu擊ji穿chuan。直zhi接jie啟qi動dong時shi的de衝chong擊ji電dian流liu還hai會hui引yin起qi鐵tie芯xin振zhen動dong，引yin起qi電dian機ji發fa熱re，電dian機ji的de損sun耗hao增zeng加jia。

　　1.4 原高壓電機以工頻電源驅動時，電機定速運行，不僅浪費能源
，而且會產生“憋泵”現象
，對管網造成巨大的危害，無形中增加了維修維護的費用。.

　　2
、高壓變頻在此係統上的應用

　　除磷泵采用Harvest-VA係列高壓變頻調速係統

，其基本原理：采用單元串聯多電平技術

，屬於高-高電壓源型變頻器。 變頻器主要由移相變壓器、功率單元和控製器組成：

　　移相變壓器：電網電壓經過幹式移相變壓器降壓後給變頻器功率單元供電，變壓器采用移相多重化設計，以達到降低輸入諧波電流的目的。

　　功率櫃： 功率櫃為三組輸入、單組輸出的交一直一交電壓源型逆變器結構
，功率單元通過整流
、逆變過程實現對驅動電機供電電源的頻率調節。變頻器采用8個(ge)獨(du)立(li)功(gong)率(lv)單(dan)元(yuan)串(chuan)聯(lian)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)實(shi)現(xian)高(gao)壓(ya)輸(shu)出(chu)。有(you)利(li)於(yu)改(gai)善(shan)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)，由(you)諧(xie)波(bo)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)機(ji)發(fa)熱(re)，噪(zao)音(yin)和(he)轉(zhuan)矩(ju)脈(mai)動(dong)都(dou)大(da)大(da)降(jiang)低(di)，所(suo)以(yi)這(zhe)種(zhong)變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)電(dian)機(ji)沒(mei)有(you)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，可(ke)直(zhi)接(jie)用(yong)於(yu)普(pu)通(tong)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)，不(bu)需(xu)要(yao)輔(fu)出(chu)濾(lv)波(bo)器(qi)。

　　控製器：控製器是變頻器的控製中心
，它完成變頻器頻率調節的全過程控製
、變頻器電氣保護功能實現、以及變頻器的人機交互與通訊接口功能實現。

　　 圖  高壓變頻調速係統外形圖

　　圖  變頻器的功率單元示意圖

　　三．除磷係統改造的實施

　　1．技術原理

　　除磷係統使用的是高壓離心泵
，空轉時電能消耗較大，一般除磷工作時間隻占40~50%，yinciruguoranggaoyalixinbengzaizhenggeshengchanzhouqizhongdougongzuo，qidabufenshijiandouhuichuyukongzhuanzhuangtai，youjiaoduodedediannengbeilangfeidiao。caiyong髙yabianpintiaosukongzhichulinshuibengzhuansu，jigenjuchulinxitongxunengqiyewei(或壓力)調節高壓離心泵的轉速，當蓄能器液位達到上工作液位或壓力達到上限時，離心泵降速運行
；當蓄能器液位達到下工作液位壓力達到下限時，離心泵升速運行， 達到穩定控製輸出壓力

，保證輸出流量，並達到節能的效果

，這是帶鋼高壓除磷係統最佳的節能控製模式。

　　2．性能指標

　　2.1以yi多duo點dian不bu間jian斷duan連lian續xu測ce控kong實shi時shi參can數shu為wei依yi據ju的de恒heng壓ya閉bi環huan運yun行xing控kong製zhi方fang式shi，實shi際ji壓ya力li信xin號hao來lai自zi於yu現xian場chang信xin號hao，變bian頻pin器qi通tong過guo調tiao節jie速su度du

，使shi實shi際ji壓ya力li逼bi近jin壓ya力li設she置zhi值zhi，以yi保bao證zheng係xi統tong的de壓ya力li恒heng定ding。

　　2.2 避免高壓水除磷係統突然泄壓和突然增壓。

　　2.3 變頻器上下限頻率的設定，一定要確保的出水輸出壓力能達到工藝要求的除磷壓力。

　　四．冷卻係統

　　高壓變頻器對運行環境溫度通常要求在0～40℃，環境粉塵含量低於950ppm。guogaodewenduhuizaochengbianpinqiwenduguorebaohuertiaozha，fenchenhanliangguogaodaozhibianpinqitongfenglvwanggenghuanqingxiweihuliangguogao，zengjiaweihufeiyong。sangangzhongbanchangcaiyongBLH-CK係列空－水冷卻係統。該係統從根本上解決了單位散熱密度高、功率大，有效提高係統安全可靠性、降低運營成本的問題。

　　其主要原理是：將變頻器的熱風通過風道直接通過空冷裝置進行熱交換
，由冷卻水直接將變頻器散失的熱量帶走；經過降溫的冷風排回至室內。空冷裝置內通過冷水溫度低於33 ℃，即可以保證熱風經過散熱片後
，將變頻器室內的環境溫度控製在40℃以yi下xia滿man足zu變bian頻pin器qi對dui環huan境jing運yun行xing的de要yao求qiu。從cong而er，保bao證zheng了le變bian頻pin器qi室shi內nei良liang好hao的de運yun行xing環huan境jing。冷leng卻que水shui與yu循xun環huan風feng完wan全quan分fen離li，水shui管guan線xian在zai變bian頻pin室shi外wai與yu高gao壓ya設she備bei明ming確que分fen離li，確que保bao高gao壓ya設she備bei室shi不bu會hui受shou到dao漏lou水shui、絕緣破壞等安全威脅和事故。

　　同時
，由於房間密閉，變頻器利用室內的循環風進行設備冷卻，具有粉塵度低，維護量小的特點
；減少了環境對變頻器功率櫃、控製櫃運行穩定性的不利影響。

　　圖  空-水冷卻係統室內引出風道

　　圖  空-水冷卻係統室外冷卻器裝置

　　四．節能效果

　　采用高壓變頻調速後取消了閥門調節
，閥門全開
，電機負荷隨水泵負荷上下波動，節能一般在20%以上。由流體力學三定律可知，流量與轉速成正比，揚程與轉速平方成正比，功率與轉速立方成正比
，從理論上得出轉速降10 %的時候，會帶來30 %的功率下降，由於功率的大幅度下降，可獲得顯著的節電效果。

　　由於除磷泵的特殊性，現場運行頻率低檔為22HZ
，高檔為46HZ，設備投入運行時間較短，采集不到現場數據
，理論上分析其節能效果最少能在25%。

　　五．總結

　　對該係統進行變頻改造後會產生的一些其它影響總結如下幾個方麵：

　　（1）變頻改造後
，實現電機軟啟動
，啟動電流小於額定電流值，啟動更平滑。

　　（2）係統效率得到提高

，消除了閥門損失，取得節能效果。

　　（3）由於除磷泵采用轉速調節後
，工作特性改變，設備工況得到改善，延長設備使用壽命。

　　（4）除磷泵改變頻後，由於變頻器采用單元串聯移相技術
，因此在理論上可以消除41次以下諧波。由於實際製造工藝的限製，網側電壓諧波總含量可以控製在2％以內，電流諧波總含量小於4％。

　　（5）現場運行頻率低檔為22HZ，高檔為46HZ

，從低檔到高檔加速時間為8秒，完全滿足工藝要求。

　　（6）該變頻器為電壓源型結構

，功率因數可高達0.95。

　　sangangzhongbanchanggaoyachulinxitongdechenggongyingyong，weiyihougengdagonglvdianjideyingyongtigonglelianghaodeyingyongjingyan

，tongshiyezhengminglebeijinglidehuafudianqijishuyouxiangongsishengchandegaoyabianpintiaosuxitongzaishiliangkongzhidengfangmiandejishuchengshu
，manzuxianchanggongyideteshuyaoqiu。