空—水冷卻系統在燒結廠的應用

摘 要：近年來鋼鐵行業的競爭愈發激烈，迫于節能降本，高壓變頻器在大型風機、大型水泵等設備上應用越來越多。隨著高壓變頻器的推廣，高壓變頻器短路、爆炸等事故也不斷增加。尤其在燒結廠環境差、灰塵多、溫度高的生產場所，如何維護，如何改善高壓變頻設備運行環境成為高壓變頻器運行是否穩定的重要因素。經過實踐證明，空-水冷卻系統結構簡單、使用效率高、節能且環保，符合燒結廠環境使用要求。

關鍵詞：空-水冷卻系統；燒結；高壓；變頻器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.014

隨著高壓變頻器技術的應用與推廣，其優點也逐漸顯現。現在日照鋼鐵燒結廠已有多處應用，2*360燒結機余熱發電1#循環風機、2#循環風機、600平米燒結1-4#四臺主抽風機、4臺環冷機冷卻風機均采用了高壓變頻器，但由于燒結廠的運行環境較差，加上變頻器功率大、產生熱量多，冷卻方式不能滿足使用條件，導致高壓變頻器故障頻發。600平米環冷風機原來采用兩臺10P的空調進行降溫，由于熱量大，環境差，空調不堪重負，使變頻器運行也得不到可靠保障，導致變頻器兩年內發生多起故障，而影響燒結系統正常生產；2*360燒結機余熱發電1#循環風機、2#循環風機使用空-水冷卻系統現已運行4年，設備運行穩定，平時只需進行簡單的清灰，至今變頻器未發生過一次故障。

1 高壓變頻器應用優點

（1）高壓變頻器使用的主要優點是省電、節能。高壓電機在啟動過程中電流是正常運行電流的4至10倍，電能損耗極大，使用變頻器啟動避免了大電流能耗；其次，燒結機生產時根據工藝的要求需不斷調整風門以改變風量的大小，控制煙道負壓，當風門開度較低時，電機一直運行在工頻電壓下，造成電能的浪費，導致提高了燒結礦成本。

（2）使用變頻器啟動，對電機和風機都起到很好的保護作用。電機啟動時，啟動電流大，約4～10倍額定電流，對電機絕緣造成損傷，對風機造成機械傷害，嚴重影響電機及風機壽命。而增加變頻器后，可以實現平滑起動，不產生大的沖擊力，從而延長設備使用壽命。

（3）在電機啟動時，不會對電網造成沖擊。使用變頻器電機實現了軟啟動，電機電流緩慢升高，電網電壓不會由于大電機的啟動造成波動，保護了電網的平穩運行和供電質量。

（4）提高功率因數。電壓源型變頻器功率因數可達0.96，采用變頻調速啟動系統后，不需無功補償裝置就能滿足電網要求，提高了電網功率因數。

（5）對高壓電機的保護完善并提供故障自診斷功能。變頻器對電機的保護比較完善可靠，發生接地故障、過負荷故障、短路故障、低電壓故障等其它故障時均能得到可靠保護。

2 空-水冷卻系統工作原理

（1）其主要工作原理是：利用高壓電機上配置的空水冷卻器類似的原理，巧妙地移植到高壓變頻器上。在變頻器室墻上安裝冷凝器（空-水換熱裝置），冷凝器內通過循環水給高壓變頻器產生的熱空氣進行冷卻；冷水流入冷凝器，通過空冷器進行熱交換后的熱水流至冷卻塔進行降溫，然后再流入冷凝器形成水循環。高壓變頻器產生的熱氣，匯聚于變頻器柜上方，通過內部裝有風機的風道將熱風引到空冷器進行冷卻，冷卻后的冷空氣吹向高壓變頻器的進氣口，完成變頻器的內部風循環。保證循環水的冷水溫度在低于33℃時，即可使高壓變頻器室內的環境溫度保持在40℃以下。

（2）同時，由于變頻器室完全封閉，室內環境與室外隔離，保持室內不進入灰塵，對變頻器設備運行保持良好環境，衛生易打掃，設備故障率大大降低，設備維護量從而減小；變頻器空氣循環與冷卻水循環兩系統完全隔離，解除了漏水造成設備短路，放炮等風險，使用安全可靠性高。空-水冷卻系統結構原理圖如圖1：

3 空-水冷卻系統具有以下幾個方面的特點

（1）三、空-水冷卻系統結構簡單、安裝方便。可提前制作配套風道組件，集中制作，現場組裝，在變頻器柜上方將風道直接引至室外，結構緊湊，方便組裝。（2）設備維護成本較低，一次性投資后，可免維護運行，與同等風量的空調相比，成本低至一半以下。（3）當循環水系統出現故障時，可采用通風降溫，運行方式易切換，不影響設備運行。（4）初始投資較低，節約成本。冷卻電耗指標遠遠低于空調冷卻，避免了電能消耗。（5）延長了高壓變頻器的使用壽命。可靠的運行環境，低溫、少塵對電氣系統運行提供了可靠保障，大大的降低了變頻器故障，節約了維修成本及人力成本。（6）空冷器設備本身故障率低、運行可靠；一旦冷卻系統故障，可關通過閥門控制，將變頻器產生的熱風直接排到變頻器室外，吸進冷空氣實現開放式循環降溫，從而大大提高了變頻器安全和可靠性。

4 設備維護經驗

使用空調降溫的高壓變頻器室，空調負荷較大，維護量大，空調一旦出現故障，變頻器室內溫度升高，變頻器電子元件運行變得不穩定，誤報故障停機偶爾發生，2*360燒結機余熱發電1#循環風機、2#循環風機使用空-水冷卻系統，在最初改造后存在一些問題需大家注意，（1）循環用的冷卻水溫度要低，不然達不到預想的效果，本設備使用的是新水，在余熱補水前先經過空-水冷卻系統的冷凝器，此運行方式是前提有用新水的設備；否則對冷卻塔的要求較高。（2）需定期清洗濾網，否則影響風量。（3）配電室要封堵嚴密，讓設備運行在密閉的環境中，必要時安裝雙層門窗，對穿墻空洞用密封膠密封好，這樣高壓變頻器兩三個月清掃一次，幾乎可以免維護運行。

5 結束語

綜上所述，要在鋼鐵企業“寒冬”的嚴峻形勢中取得競爭優勢，實現在有限的經濟效益中持續發展，必須不斷的探索、改進設備，降低運行成本，高壓變頻器在初始投資是費用較高，但在長期受益上來講是值得的；而空-水冷卻系統作為輔助設備起到了關鍵作用，在冶金企業中的應用也越來越普遍。

參考文獻：

[1]劉辛酉.燒結主抽風機變頻改造技術應用[J].2012（04）.

[2]朱明.高壓變頻器在燒結機主抽風機上的應用[J].2011（05）.

作者簡介：王占輝（1980-），河北石家莊人，專科，電氣工程師，助理工程師，研究方向：電氣及自動化。