西林鋼鐵集團阿城鋼鐵有限公司設備工程部：王連梅 孫慶峰   煉鋼廠：薑永春

     北京利德華福電氣技術有限公司技術工程部  晏鶤

摘要：本(ben)文(wen)結(jie)合(he)電(dian)爐(lu)除(chu)塵(chen)工(gong)藝(yi)，介(jie)紹(shao)了(le)阿(e)鋼(gang)電(dian)爐(lu)除(chu)塵(chen)風(feng)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)
，總(zong)結(jie)出(chu)在(zai)冶(ye)金(jin)行(xing)業(ye)除(chu)塵(chen)風(feng)機(ji)上(shang)應(ying)用(yong)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)，節(jie)電(dian)效(xiao)果(guo)是(shi)非(fei)常(chang)顯(xian)著(zhu)的(de)。

關鍵詞：電爐 生產工藝 高壓變頻器節電

一、阿鋼公司介紹

    阿鋼是西林鋼鐵集團有限公司控股的子公司，位於距省城哈爾濱東南22公裏的阿城市。企業按照總體規劃，以輕軌和礦用鋼等係列產品為主導
，開發研製出XY30高性能超低溫新鋼種

，成為鐵道部重點推廣產品已投入青藏線使用。

    目前阿鋼煉鋼廠擁有國內先進的60 噸超高功率直流電弧爐2座
，75噸LF鋼包精煉爐2座，年可生產80萬噸鋼。圖1為公司的生產工藝流程圖。

 

二、改造原因

    煉鋼廠電爐除塵係統自2004年10月投入運行以來，用電消耗很大
，僅2005年全年用電2172萬度，全年電費1136萬元，噸鋼除塵電耗57度，噸鋼除塵費用30元。針對電爐除塵風機耗電大的現狀
，設備工程部電氣技術人員研究多種節電途徑，具體嚐試了以下幾種辦法：

    1．隨sui電dian爐lu負fu荷he變bian化hua來lai調tiao節jie風feng機ji風feng門men，控kong製zhi風feng機ji電dian流liu節jie電dian。但dan是shi現xian有you除chu塵chen係xi統tong風feng門men在zai半ban開kai狀zhuang態tai時shi
，管guan阻zu很hen大da，風feng機ji及ji其qi管guan路lu喘chuan振zhen現xian象xiang嚴yan重zhong

，以yi此ci辦ban法fa調tiao節jie
，對dui風feng機ji傳chuan動dong部bu位wei磨mo損sun大da，會hui損sun壞huai風feng機ji軸zhou承cheng的de部bu件jian

，不bu利li於yu除chu塵chen係xi統tong安an全quan運yun行xing。所suo以yi風feng門men在zai半ban開kai狀zhuang態tai時shi係xi統tong無wu法fa長chang期qi運yun行xing。

    2．現階段風機風門隻能在全關或全開兩種狀態運行。在電爐停爐一小時以上時
，將風機風門全關閉

，此時電機電流降為額定電流的50%，有明顯節電效果，但是風門從全開到全關閉方式切換的瞬間，風機
、管路及廠房振動相當大
，擔心影響廠房框架結構及其基礎牢固，不利於長期采用。

    3．在電爐負荷不大時，特別是夜間將兩台二次除塵小風機停電進行節能
，這樣每天節電6000度，但是環保方麵能否達到標準是值得考慮的，不是解決問題的長久之計。

    鑒(jian)於(yu)上(shang)述(shu)情(qing)況(kuang)
，設(she)備(bei)工(gong)程(cheng)部(bu)積(ji)極(ji)研(yan)究(jiu)科(ke)學(xue)的(de)節(jie)電(dian)辦(ban)法(fa)應(ying)對(dui)電(dian)爐(lu)除(chu)塵(chen)風(feng)機(ji)節(jie)電(dian)技(ji)術(shu)，在(zai)此(ci)期(qi)間(jian)通(tong)過(guo)查(zha)找(zhao)相(xiang)關(guan)資(zi)料(liao)
，認(ren)為(wei)采(cai)用(yong)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)根(gen)據(ju)電(dian)爐(lu)冶(ye)煉(lian)各(ge)工(gong)藝(yi)各(ge)階(jie)段(duan)煙(yan)塵(chen)量(liang)變(bian)化(hua)來(lai)調(tiao)整(zheng)電(dian)機(ji)運(yun)行(xing)轉(zhuan)速(su)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)節(jie)電(dian)目(mu)的(de)是(shi)切(qie)實(shi)可(ke)行(xing)的(de)。經(jing)過(guo)論(lun)證(zheng)，公(gong)司(si)批(pi)準(zhun)在(zai)兩(liang)台(tai)電(dian)爐(lu)一(yi)次(ci)除(chu)塵(chen)風(feng)機(ji)的(de)1000kW/6kV電機上安裝高壓變頻調速裝置。

三、變頻調速的原理

    根據異步電動機轉速公式：n＝60f(1-s)/p，可以看出
，轉差率s變化不大，可視為恒定
，電機極對數p一旦電機製造完成也是常數

，所以電機轉速n與電源頻率f是成正比的。隻要改變頻率f

，即可改變電機轉速，當頻率f在0－50Hz之間變化時，電機轉速調節範圍是非常寬的。根據流體力學流量與風機轉速的關係可知，電機功率P與轉速n的(de)立(li)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)
，隨(sui)著(zhe)轉(zhuan)速(su)的(de)降(jiang)低(di)，電(dian)機(ji)功(gong)率(lv)以(yi)轉(zhuan)速(su)的(de)三(san)次(ci)方(fang)關(guan)係(xi)遞(di)減(jian)。因(yin)此(ci)隨(sui)著(zhe)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)的(de)降(jiang)低(di)，電(dian)機(ji)消(xiao)耗(hao)的(de)電(dian)能(neng)下(xia)降(jiang)幅(fu)度(du)很(hen)大(da)。可(ke)見(jian)
，使(shi)用(yong)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)電(dian)爐(lu)一(yi)次(ci)除(chu)塵(chen)風(feng)機(ji)調(tiao)速(su)的(de)節(jie)電(dian)效(xiao)果(guo)將(jiang)非(fei)常(chang)顯(xian)著(zhu)。

四
、煉鋼廠電爐除塵工藝及設備參數介紹：

    1．煉lian鋼gang廠chang共gong有you兩liang台tai直zhi流liu電dian弧hu爐lu

，電dian爐lu冶ye煉lian時shi周zhou期qi性xing供gong電dian吹chui氧yang，為wei滿man足zu節jie能neng和he環huan保bao要yao求qiu
，要yao求qiu兩liang台tai電dian爐lu的de一yi次ci風feng機ji在zai整zheng個ge冶ye煉lian周zhou期qi內nei變bian速su運yun行xing，供gong電dian吹chui氧yang時shi高gao速su運yun行xing，不bu吹chui氧yang時shi低di速su運yun行xing。正zheng常chang情qing況kuang下xia，電dian爐lu每mei90分鍾生產一爐鋼
，每爐鋼生產周期可劃分下列步驟：①加廢鋼鐵水5分鍾，②供電及吹氧60分鍾
，③等樣
、出鋼、堵出鋼口25分鍾。其中①③時間段內煙塵較少，一次風機可以低速運行
，頻率控製在10--20Hz
，在②時間段內煙塵較大，風機高速運行

，頻率控製在40-45Hz。

 

    2．除塵風機及配套電機的參數表：

五、電爐除塵風機變頻調速係統控製方案

    1．高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)直(zhi)接(jie)與(yu)電(dian)機(ji)連(lian)接(jie)，變(bian)頻(pin)拖(tuo)動(dong)方(fang)式(shi)為(wei)一(yi)拖(tuo)一(yi)
，設(she)有(you)工(gong)頻(pin)旁(pang)路(lu)。由(you)變(bian)頻(pin)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi)轉(zhuan)換(huan)到(dao)工(gong)頻(pin)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi)時(shi)

，采(cai)用(yong)手(shou)動(dong)切(qie)換(huan)，電(dian)動(dong)機(ji)可(ke)不(bu)通(tong)過(guo)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)而(er)經(jing)過(guo)旁(pang)路(lu)直(zhi)接(jie)啟(qi)動(dong)。

    2．風機調速與電爐取樣出鋼聯鎖，設置高低速兩檔運行，實現手動/自動調速切換功能。操作台設置“手動/自動”調速切換開關和“速度種類”轉換開關，平時可根據生產情況，高壓變頻器自動實現高、低速運行

，如因生產需要可改為手動來實現調速運行的目的。

    3．高壓變頻器具有遠程和本機控製功能。本機控製時通過高壓變頻器控製櫃上觸摸屏可就地人工啟動、停止高壓變頻器
，可以調整電機轉速、pinlv。yuanchengkongzhifangzailuqiankongzhishi，sheyoucaozuotaiheshangweiji
，youpeidiangongcaozuokongzhi。tongguoshangweijipeidiangongkeyisuishilejieshebeideyunxingqingkuang，tongguocaozuotaikeshixianduigaoyabianpinqijinxingjiandandeyuanfangcaozuo。peidiangongkeyigenjugongkuangziyouxuandinggaoyabianpinqi“手動/自動”調速運行。

六、項目實施過程

    2006年4月27日通過公司組織的招標方式最後選購了北京利德華福電氣技術有限公司生產的高壓變頻器
，產品型號：HARSVERT－A06/130
，高壓變頻器於6月25日到貨開始安裝
，8月9日正式調試，8月10日投入運行至今。

七、項目實施後效果：

1．節電效果：

    由於2006年8月對煉鋼廠除塵風機安裝了高壓變頻調速裝置，使得電爐除塵風機用電量明顯降低，2006年1－7月沒上高壓變頻器之前，煉鋼除塵風機平均每月用電1839574度
，噸鋼除塵電耗47.80度。安裝高壓變頻器之後，2006年8－12月，煉鋼除塵風機平均每月用電1360836度，噸鋼除塵電耗32.28度。可見由於對煉鋼除塵一次風機安裝高壓變頻器
，每月節約電量478738度，月節約電費253731元


，噸鋼除塵電耗下降15.52度。到2007年2月10日，高壓變頻器投入運行6個月
，已經節電152.24萬元，每年可創造經濟效益300萬元以上。

2．間接效益評價：

    （1）高壓變頻器在工頻以下連續改變電源頻率實現電機軟啟動，啟動比較平滑
，減小啟動電流對電機
、軸承
、風機的衝擊，延長設備壽命。

    （2）由於高壓變頻器能根據冶煉工藝各個階段控製風機引風量，減小電爐熱量損失，間接節約能源。

    （3）電機振動因轉速降低而減小，降低風機運行噪聲，改善設備運行環境。

    （4）高壓變頻器為高-高電壓源型單元串聯多電平結構，功率因數可高達0.95
，同時也降低電網側的諧波汙染。

   八、總結

    結合鋼鐵行業生產工藝流程圖可看出
，在各個生產流程中，高壓電機應用變頻改造同樣能起到節能減排的顯著效果。諸如：焦化
、燒結、煉鐵高爐、煉鋼電爐、精練爐中的除塵風機
、通風機、煤氣鼓風機、供水泵等。

    阿鋼煉鋼廠電爐除塵風機進行變頻調速改造後，大幅度降低了除塵風機用電消耗，平均節電率達到26％，降低了電爐冶煉成本，同時也減少了對環境的汙染，給公司生產經營帶來了巨大綜合效益。

 

參考文獻

[1].高壓變頻調速係統HARSVERT-A係列技術手冊  北京利德華福電氣技術有限公司

[2].高壓變頻器應用資料彙編－冶金行業           北京利德華福電氣技術有限公司