高壓變頻在除塵風機節能改造中的應用

宋賢斌（通化鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,吉林通化134003）

高壓變頻在除塵風機節能改造中的應用

宋賢斌
（通化鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,吉林通化134003）

結合高壓變頻在通鋼煉鐵高壓2240KW除塵風機上的應用，分析變頻調速節能原理，介紹高壓變頻調速裝置改造方案，闡述高壓變頻在大功率風機使用中達到明顯的節能效果。

高壓變頻；調速；節能

0　引言

通鋼煉鐵2#高爐礦槽除塵系統2007年設計投產運行，當時設計按生產中可能需要的最大風量并留有較大的裕量選的風機。除塵風機所配高壓電機采用連軸器方式，啟動方式采用直接熱變水電阻(HTR3-2500/10X)啟動，正常運行時為工頻50HZ運行。而在日后的實際生產運行中風量不需要那么大，只能用風門擋板調節風量，能量利用率很低。由于轉速高，風機振動大，運行不平穩．為了提高運行效率，保證設備穩定運行、節能降耗，有必要對風機電動機進行調速控制改造。

1　變頻調速節能原理分析

采用調速方法節能的原理是基于風量、壓力、轉速、轉矩之間的關系：Q∝nH∝T∝n2P∝Tn∝n3

式中：Q——風量風量與轉速的1次方成正比

H——壓力壓力與轉速的2次方成正比

P——軸功率軸功率與轉速的2次方成正比（粗略計算P=HQ/102）

T——轉矩

n——轉速

風機的工作介質是氣體，工藝上的應用通常是調節風量，風機全速運行，正常工作點為A，風門關小，風阻特性曲線由曲線②移至曲線④，工作點移至B點，風壓為H2，消耗功率與面積OQ2BH2成正比。調節轉速，風門全開，轉速減少后，風壓特性由曲線①移至曲線③，工作點移至C點，風壓為H3，消耗功率與面積OQ2CH3成正比。對比以上兩者可知，節約功率與面積H3CBH2成正比。可見，節能效果相當可觀。

2　高壓變頻改造方案

變頻控制采用一拖一方案，在原啟動主回路增配一臺變頻調速裝置。為增加運行可靠性，變頻裝置增加手動旁路，變頻調速裝置串在原來電動機開關柜和電動機之間，保留原熱變水電阻啟動方式，作為高壓變頻故障的備用啟動設備。改造方案如下：

此方案是手動旁路的方案,原理是由3個高壓隔離開關QS1、QS2和QS3組成。開關之間具有電氣閉鎖和機械閉鎖，保證QS2和QS3不能同時閉合。變頻運行時2QF閉合，QS1和QS2閉合，QS3斷開；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開，2QF配合熱變電阻延時閉合。變頻裝置出現故障時可系統會手動切換至工頻熱變水電阻啟動運行，確保電機連續運行。

3　高壓變頻改造后運行效果

礦槽除塵風機電機參數：YKK7108-6額定功率：2240KW額定電壓：10KV額定電流：162.6A額定轉速：993r/min功率因數：0.84。

改造前原風機風道風門擋板開度最大65%時，實際工頻運行電流:110A。除塵器的壓差在1700Pa,風機負荷端與非負荷端軸瓦振幅分別為0.095mm和2.3mm。

變頻改造后風門（擋板）開度:100%，運行各頻率工況如表1：

實際運行頻率降為40HZ，運行電流:61.5A。除塵器的壓差及風量已達到原風機運行指標要求，風機負荷端與非負荷端軸瓦振幅分別為0.077mm和0.078mm。前后比較，風機振幅明顯的降低。

4　經濟效益分析

Pd：電動機功率；Cd：年耗電量值；U：電動機輸入電壓10KV；I：電動機輸入電流；cosφ：電機、變頻器功率因數分別取0.8和0.95；T：年運行時間8555小時；電費按0.5元/度計

根據計算公式（1）、（2），通過計算可得出改造前后負載的耗電量見表2：

表2　改造前后負載耗電量統計

年節約電量=設備工頻的年耗電量-設備變頻的年耗電量=4381528kW?h

年節電費=年節約電量*0.5元/度=2190764元

節電率=（P工-P變）/P工=33.6%

5　結束語

高壓變頻通過改變風機電動機的運行速度，首先達到了節約電能的目的；其次合理的設定加速和減速時間，使啟、停機過程設備的沖擊得到改善，平均運行速度的降低，使壓力和磨損大為減少，從而使設備壽命延長；為企業帶來可觀的效益。

[1]韓安榮.通用變頻器及其和應用[M].北京機械工業出版社,2004.

[2]張燕賓.變頻調速460問[M].北京機械工業出版社,2006

[3]張選正.中高壓變頻器應用技術[M].北京：電子工業出版社,2007.