燒結機機尾除塵風機高壓變頻節能技術改造

邱慶利+蘇潤寧+邵雪平

【摘 要】 國家政策調控，節能減排是企業生存與發展的重中之重，大容量高壓電機是除塵風機的主要發展方向。高壓電機日耗電量很高，通過變頻器節能改造保證了電機的穩定運行，減少了資源浪費。

【關鍵詞】 節能 變頻改造 風機

1 前言

隨著社會的發展，國家用電需求不斷增加，電力資源已出現供不應求的局面，尤其在用電高峰期，供電部門往往要通過拉閘斷等手段來限制用電量。失去電力的支持，一切生產將不能進行，無疑對企業來說是一個致命的打擊。為了響應國家和政府“節能減排”的號召。我廠逐步對“用電大戶”除塵風機進行了變頻改造，我廠高壓除塵風機好幾十臺通過變頻改造實驗逐步進行改造完成。為企業節能減排創造更多的財富。

萊鋼型鋼煉鐵廠265系統機尾風機驅動電機功率為800KW，59.5A，電壓等級10KV，轉速743r/min，功率因數0.82，電機采用直接起動、工頻運行。機尾除塵引風機長期處于運行狀態，日常風門開度為90%，只有檢修時才停機，每年需花費大量電費。

2 現狀

風機依靠風門調節風量。風機風門執行器常常出現機械犯卡、手動和自動不能工作等原因，造成風機風門關不嚴，或無法正常打開，給除塵操作人員帶來極大困難。風門關不嚴開機，極易使風機起動時，電機三相過負荷告警、三相過流動作。遇有特殊情況，如電機運行電流偏高時，唯一辦法，只能減少風門開度，來實現降低負載運行電流，減少風門的開度而電機的額度功率是不變的，雖減少了風門開度，隨之電量的消耗掉了。風門調節過程中，由于風機固有特性不變，僅僅靠關小風門的開度，人為地增大管路阻力來調節風量，這樣不僅運行效率低，電能損耗大，同時，電機保持額定轉速運行，轉子葉輪磨損快，設備使用壽命縮短。

3 變頻器調速節能原理

異步電機的轉速n與頻率f、電機轉差率s、電機磁極對數p有如下關系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、為調節變化的轉速、流量、轉矩、功率，no、Qo、Mo、N為額定轉速、流量、轉矩、功率。由（1-1）式可知，轉速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電機轉速；由（1-2）式可知，流量與轉速的一次方成正比；由（1-3）式可知，轉矩與轉速的二次方成正比；由（1-4）式可知，輸出功率與轉速的三次方成正比。由此可見，當負荷變化而轉速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，變頻器就是按照這種原理達到節能效果的。

4 改造方案

4.1 初步方案確定

在確定了實施后，我們進行了前后達三個多月的生產跟蹤。對造成除塵風機能耗大的各種原因進行確認落實。

（1）通過改變定子繞組連接的方式來改變定子的極對數，使異步電機的同步轉速60f/P發生變化。來達到調速目的。其屬有級調速，而且調速級差大，從而限制了它的使用范圍。

（2）串級調速是在繞線型感應電動機的轉子電路中串入一個與轉子電動勢相反的附加電動勢，用以減少轉子電流，降低轉子的轉矩，從而達到調速的目的。調速效率高，可實現無級調速。但對電網干擾大、調速范圍窄、功率因數也比較低、必須是繞線式轉子。

（3）變頻調速的優越性強，變頻調速的優越性通過改變供電電源的頻率實現，具有以下調速范圍寬、效率最高、平滑性好、優良的動態特性和靜態特性等優點。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據工藝要求需要對速度或流量進行控制的場合。根據節能目標30%計算，計劃改造后一期機尾除塵引風機日耗能有功電度13440kWh以內。如果改造成功，再進行推廣，以降低投資風險。

4.2 具體實施方案

高壓柜控制回路改造：在原有高壓柜端子基礎上，保證原回路、功能完整，設計新的控制回路。實現變頻器準備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時高壓柜實現跳閘斷電。

故障信號遠傳：設立遠方操作箱，遠程起停電機、手動設定頻率、了解故障信息。將故障信號傳至集中監控以及時發現故障、及時處理。

控制方式為：由直接起動（工頻起動）改為變頻軟起動（變頻起動），10KV電源→10KV等級高壓變頻器→10KV高壓電動機（圖1），其中QF是用戶高壓開關柜的斷路器；QS2、QS3是變頻器內部手動旁路隔離刀閘，供變頻運行操作；QS1是變頻器內部手動旁路隔離刀閘，供工頻操作；且QS1與QS2、QS3互鎖，安全可靠。（圖2）

5 經濟效益評估

項目實施后，根據除塵工藝要求，設定變頻輸出頻率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，電機除塵效果良好。電機啟動運行平穩，減少了啟動電流對電機的沖擊，降低風機葉輪的磨損，提高風機使用壽命和維護周期，不但節約了大量維修費用，還每年可節約電費191.29萬元。

6 結語

變頻改造大大降低了電力資源的消耗，提高了設備運行的安全指數，減少了維護費用。延長了電機等設備的運行壽命，減輕了軸承磨損程度提高了使用時間。提高了自動化控制水平，為萊鋼高壓風機專心提供重要的參考價值。

【摘 要】 國家政策調控，節能減排是企業生存與發展的重中之重，大容量高壓電機是除塵風機的主要發展方向。高壓電機日耗電量很高，通過變頻器節能改造保證了電機的穩定運行，減少了資源浪費。

【關鍵詞】 節能 變頻改造 風機

1 前言

隨著社會的發展，國家用電需求不斷增加，電力資源已出現供不應求的局面，尤其在用電高峰期，供電部門往往要通過拉閘斷等手段來限制用電量。失去電力的支持，一切生產將不能進行，無疑對企業來說是一個致命的打擊。為了響應國家和政府“節能減排”的號召。我廠逐步對“用電大戶”除塵風機進行了變頻改造，我廠高壓除塵風機好幾十臺通過變頻改造實驗逐步進行改造完成。為企業節能減排創造更多的財富。

萊鋼型鋼煉鐵廠265系統機尾風機驅動電機功率為800KW，59.5A，電壓等級10KV，轉速743r/min，功率因數0.82，電機采用直接起動、工頻運行。機尾除塵引風機長期處于運行狀態，日常風門開度為90%，只有檢修時才停機，每年需花費大量電費。

2 現狀

風機依靠風門調節風量。風機風門執行器常常出現機械犯卡、手動和自動不能工作等原因，造成風機風門關不嚴，或無法正常打開，給除塵操作人員帶來極大困難。風門關不嚴開機，極易使風機起動時，電機三相過負荷告警、三相過流動作。遇有特殊情況，如電機運行電流偏高時，唯一辦法，只能減少風門開度，來實現降低負載運行電流，減少風門的開度而電機的額度功率是不變的，雖減少了風門開度，隨之電量的消耗掉了。風門調節過程中，由于風機固有特性不變，僅僅靠關小風門的開度，人為地增大管路阻力來調節風量，這樣不僅運行效率低，電能損耗大，同時，電機保持額定轉速運行，轉子葉輪磨損快，設備使用壽命縮短。

3 變頻器調速節能原理

異步電機的轉速n與頻率f、電機轉差率s、電機磁極對數p有如下關系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、為調節變化的轉速、流量、轉矩、功率，no、Qo、Mo、N為額定轉速、流量、轉矩、功率。由（1-1）式可知，轉速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電機轉速；由（1-2）式可知，流量與轉速的一次方成正比；由（1-3）式可知，轉矩與轉速的二次方成正比；由（1-4）式可知，輸出功率與轉速的三次方成正比。由此可見，當負荷變化而轉速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，變頻器就是按照這種原理達到節能效果的。

4 改造方案

4.1 初步方案確定

在確定了實施后，我們進行了前后達三個多月的生產跟蹤。對造成除塵風機能耗大的各種原因進行確認落實。

（1）通過改變定子繞組連接的方式來改變定子的極對數，使異步電機的同步轉速60f/P發生變化。來達到調速目的。其屬有級調速，而且調速級差大，從而限制了它的使用范圍。

（2）串級調速是在繞線型感應電動機的轉子電路中串入一個與轉子電動勢相反的附加電動勢，用以減少轉子電流，降低轉子的轉矩，從而達到調速的目的。調速效率高，可實現無級調速。但對電網干擾大、調速范圍窄、功率因數也比較低、必須是繞線式轉子。

（3）變頻調速的優越性強，變頻調速的優越性通過改變供電電源的頻率實現，具有以下調速范圍寬、效率最高、平滑性好、優良的動態特性和靜態特性等優點。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據工藝要求需要對速度或流量進行控制的場合。根據節能目標30%計算，計劃改造后一期機尾除塵引風機日耗能有功電度13440kWh以內。如果改造成功，再進行推廣，以降低投資風險。

4.2 具體實施方案

高壓柜控制回路改造：在原有高壓柜端子基礎上，保證原回路、功能完整，設計新的控制回路。實現變頻器準備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時高壓柜實現跳閘斷電。

故障信號遠傳：設立遠方操作箱，遠程起停電機、手動設定頻率、了解故障信息。將故障信號傳至集中監控以及時發現故障、及時處理。

控制方式為：由直接起動（工頻起動）改為變頻軟起動（變頻起動），10KV電源→10KV等級高壓變頻器→10KV高壓電動機（圖1），其中QF是用戶高壓開關柜的斷路器；QS2、QS3是變頻器內部手動旁路隔離刀閘，供變頻運行操作；QS1是變頻器內部手動旁路隔離刀閘，供工頻操作；且QS1與QS2、QS3互鎖，安全可靠。（圖2）

5 經濟效益評估

項目實施后，根據除塵工藝要求，設定變頻輸出頻率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，電機除塵效果良好。電機啟動運行平穩，減少了啟動電流對電機的沖擊，降低風機葉輪的磨損，提高風機使用壽命和維護周期，不但節約了大量維修費用，還每年可節約電費191.29萬元。

6 結語

變頻改造大大降低了電力資源的消耗，提高了設備運行的安全指數，減少了維護費用。延長了電機等設備的運行壽命，減輕了軸承磨損程度提高了使用時間。提高了自動化控制水平，為萊鋼高壓風機專心提供重要的參考價值。

【摘 要】 國家政策調控，節能減排是企業生存與發展的重中之重，大容量高壓電機是除塵風機的主要發展方向。高壓電機日耗電量很高，通過變頻器節能改造保證了電機的穩定運行，減少了資源浪費。

【關鍵詞】 節能 變頻改造 風機

1 前言

隨著社會的發展，國家用電需求不斷增加，電力資源已出現供不應求的局面，尤其在用電高峰期，供電部門往往要通過拉閘斷等手段來限制用電量。失去電力的支持，一切生產將不能進行，無疑對企業來說是一個致命的打擊。為了響應國家和政府“節能減排”的號召。我廠逐步對“用電大戶”除塵風機進行了變頻改造，我廠高壓除塵風機好幾十臺通過變頻改造實驗逐步進行改造完成。為企業節能減排創造更多的財富。

萊鋼型鋼煉鐵廠265系統機尾風機驅動電機功率為800KW，59.5A，電壓等級10KV，轉速743r/min，功率因數0.82，電機采用直接起動、工頻運行。機尾除塵引風機長期處于運行狀態，日常風門開度為90%，只有檢修時才停機，每年需花費大量電費。

2 現狀

風機依靠風門調節風量。風機風門執行器常常出現機械犯卡、手動和自動不能工作等原因，造成風機風門關不嚴，或無法正常打開，給除塵操作人員帶來極大困難。風門關不嚴開機，極易使風機起動時，電機三相過負荷告警、三相過流動作。遇有特殊情況，如電機運行電流偏高時，唯一辦法，只能減少風門開度，來實現降低負載運行電流，減少風門的開度而電機的額度功率是不變的，雖減少了風門開度，隨之電量的消耗掉了。風門調節過程中，由于風機固有特性不變，僅僅靠關小風門的開度，人為地增大管路阻力來調節風量，這樣不僅運行效率低，電能損耗大，同時，電機保持額定轉速運行，轉子葉輪磨損快，設備使用壽命縮短。

3 變頻器調速節能原理

異步電機的轉速n與頻率f、電機轉差率s、電機磁極對數p有如下關系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、為調節變化的轉速、流量、轉矩、功率，no、Qo、Mo、N為額定轉速、流量、轉矩、功率。由（1-1）式可知，轉速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變電機轉速；由（1-2）式可知，流量與轉速的一次方成正比；由（1-3）式可知，轉矩與轉速的二次方成正比；由（1-4）式可知，輸出功率與轉速的三次方成正比。由此可見，當負荷變化而轉速降低時，則輸出功率將按三次方遞減，變頻器就是按照這種原理達到節能效果的。

4 改造方案

4.1 初步方案確定

在確定了實施后，我們進行了前后達三個多月的生產跟蹤。對造成除塵風機能耗大的各種原因進行確認落實。

（1）通過改變定子繞組連接的方式來改變定子的極對數，使異步電機的同步轉速60f/P發生變化。來達到調速目的。其屬有級調速，而且調速級差大，從而限制了它的使用范圍。

（2）串級調速是在繞線型感應電動機的轉子電路中串入一個與轉子電動勢相反的附加電動勢，用以減少轉子電流，降低轉子的轉矩，從而達到調速的目的。調速效率高，可實現無級調速。但對電網干擾大、調速范圍窄、功率因數也比較低、必須是繞線式轉子。

（3）變頻調速的優越性強，變頻調速的優越性通過改變供電電源的頻率實現，具有以下調速范圍寬、效率最高、平滑性好、優良的動態特性和靜態特性等優點。

基于上述特性，高壓變頻器特別適用于根據工藝要求需要對速度或流量進行控制的場合。根據節能目標30%計算，計劃改造后一期機尾除塵引風機日耗能有功電度13440kWh以內。如果改造成功，再進行推廣，以降低投資風險。

4.2 具體實施方案

高壓柜控制回路改造：在原有高壓柜端子基礎上，保證原回路、功能完整，設計新的控制回路。實現變頻器準備好高壓柜才能合閘送電，變頻器故障時高壓柜實現跳閘斷電。

故障信號遠傳：設立遠方操作箱，遠程起停電機、手動設定頻率、了解故障信息。將故障信號傳至集中監控以及時發現故障、及時處理。

控制方式為：由直接起動（工頻起動）改為變頻軟起動（變頻起動），10KV電源→10KV等級高壓變頻器→10KV高壓電動機（圖1），其中QF是用戶高壓開關柜的斷路器；QS2、QS3是變頻器內部手動旁路隔離刀閘，供變頻運行操作；QS1是變頻器內部手動旁路隔離刀閘，供工頻操作；且QS1與QS2、QS3互鎖，安全可靠。（圖2）

5 經濟效益評估

項目實施后，根據除塵工藝要求，設定變頻輸出頻率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，電機除塵效果良好。電機啟動運行平穩，減少了啟動電流對電機的沖擊，降低風機葉輪的磨損，提高風機使用壽命和維護周期，不但節約了大量維修費用，還每年可節約電費191.29萬元。

6 結語

變頻改造大大降低了電力資源的消耗，提高了設備運行的安全指數，減少了維護費用。延長了電機等設備的運行壽命，減輕了軸承磨損程度提高了使用時間。提高了自動化控制水平，為萊鋼高壓風機專心提供重要的參考價值。