高壓變頻器在鋼鐵廠中的節能應用

劉銳

摘 要 近年來，隨著社會發展的需要，鋼鐵產的生產量在不斷的上升，為了加強社會資源的可持續性利用，減少能源的浪費，需要加強鋼鐵廠生產過程中節能技術的應用。文章通過對鋼鐵廠中的高壓變頻器進行研究討論，了解高也變頻器使用過程中具有的節能減排的作用，從而加強高壓變頻器在鋼鐵廠中的節能應用，為社會經濟的可持續性發展提供保障。

【關鍵詞】高壓變頻器 鋼鐵廠 節能應用

1 前言

隨著社會經濟不斷的發展，但是能源危機問題越來越嚴重，使得人們對于能源的高效利用引起了很大的關注。在鋼鐵廠的生產中，電能的使用量是非常大的。通過利用高壓變頻器，實現鋼鐵廠生產中的電氣節能問題。分析高壓變頻器在實踐運用中的具體內容，加強節能環保的意識，使得高壓變頻器發揮最好的使用效果。

2 高壓變頻器的原理以及特點分析

2.1 高壓變頻器的原理分析

對于高壓變頻器的原理進行分析后，主要的特點包括以下幾個部分：功率模塊、移向變壓器和控制器。這其中功率模塊的電路構成中，整流側是三相的全橋結構，開關的器件也都是二極管；逆變側為IGBT逆變橋，在輸出端可以輸出兩相的交流電。功率模塊的電路一般是移相變壓器供電的，一般情況下，移相的變壓器副邊繞組會被分成幾組，電壓等級不同，脈沖疊加的數量也不同，最后實現整流。變壓器的副邊繞組之間是獨立存在的，每個功率的單元主回路也是獨立的，這就和常規的低壓變頻器類似，都是在輸出側給電機進行供電。

2.2 高壓變頻器的性能分析

2.2.1 完美的波形

高壓變頻器的輸出的諧波是和我國的國標要求相符的，他對諧波進行抑制的主要方式輸入變壓器進行多重化的設計，進而產生多脈沖整流，理論上來說，36脈沖整流，35次以及以下的諧波是可以自主抵消的。舉個例子，某個公司選用的變壓器二次繞組有18個，是采用三角形的聯結方式，獲得了6個不盡相同的相位組，電角度約差了10度，二極管的整流電路可以形成36脈沖，對當中的諧波進行測定，畸變率會比規定的標準要小，如果過程中沒有用到濾波器，總諧波失真加噪聲為2%。

2.2.2 輸出功率因素較高

對變頻器的輸入功率有一定影響的是中間環節的直流，對于電壓的源型來講，中間的直流環節是一個較大的電流，電機中的無功電流就是由電容提供的，電網之間不會存在無功交換，較高的功率因素得以保證；而電流源型，其中的直流環節是大電感，電網和電機之間會交換無功功率，高功率的因數得不到保障，當電機的負荷大大削弱時，功率因素也會隨之降低。高壓變頻器的中間環節，選用的是電壓源型的電容，所以輸入功率因數相對較高。

2.2.3 具有單元旁路的相關功能

在高壓的變頻器中，一旦有一個單元出現了故障，和其相對性的相就不會產生電壓的輸出，造成了電機的缺相工作，該情況是明確禁止的。因此要在高壓變頻器中間增加單元的旁路功能。工作的原理是，其中的一個單元出現故障之后，這個單元會通過對應的旁路的接觸器成為旁路，不參與到工作中去，變頻器還能正常的工作，旁路的時間在250毫秒時，從物理的角度進行分析，這個時間將故障單元旁路去掉是綽綽有余的。與此同時，高壓變頻器還采用了中心點的漂移技術，最終實現了三相線的電壓平衡。

2.2.4 具有中性點的偏移功能

高壓的變頻器的單元旁路功能可以確保變頻器的正常運轉，但是如果故障的單元被旁路了，對應的電壓的容量會大幅度的下降，變頻器可以實現的最大的速度也得到了相應的下降。所以，在實際的工作中，要盡可能的控制電機的有效電壓，如果變頻器沒有出現單元故障，是可以提供給電機百分百的電壓的。

3 分析高壓變頻器節能作用的實際運用

鋼鐵廠的生產過程中，被用來煉鋼的材料主要是一些廢鋼和一些鐵合金，因此，所產生的對空氣具有危害的物質比較多，當然也沒有辦法避免一些濃煙的產生。實現鋼鐵廠生產的環保問題，進行了煉鋼過程技術的提升，對電爐煉鋼系統進行了改造，這樣可以有效的減少濃煙的產生，同時加強鋼材料的高效利用。利用電爐進行煉鋼操作時，需要注意的是，不同時期的煉鋼工藝，產生的煙氣量和溫度也是居于差異的。在裝料的過程中，還會發生揚塵的情況，因此，對于電爐煉鋼系統的要求也在不斷的提升。

高壓變頻器的使用，在鋼鐵廠的電爐除塵系統中具有非常好的發揮，能夠加強節能的應用效果。電爐除塵系統的設置，主要采用的是型號為YKK800-8的除塵風機電機，設置了三種不同的額定功率，能夠高效的實現高壓變頻，這樣就可以智能的根據鋼鐵煉制的需要進行合理的選擇頻率，同時也實現了頻率調節的方便。通過變頻器的作用，不但能夠避免資源的浪費，還能夠實現良好的除塵效果，避免熱量的大量揮發。

鋼鐵廠生產中運用到的電爐除塵系統，自從經過改造之后，實現了節能效果的提高。首先是，改造后的電爐除塵系統需要的電流量也相應的減少了，工作的效率大大的得到提升。之前除塵需要耗費一天的時間，自從改造之后，只需要半天的時間。使用電爐除塵系統在一天中產生的功耗，也實現了減少，從而實現了高壓變頻器在鋼鐵廠運用中節能效果的提升，使得社會資源可持續性發展。

4 水泵電機變頻調速技術原理

利用具有固定轉速的電機來驅動水泵，并利用控制閥來實現對管道流量變化的控制。這種控制方式在用水量大時，由于水泵會處到額定條件下運行，其運行效率則處到最高水平，而一旦用水量減少時，則會利用調節閥門來減小出水量，實現對流量的控制，但此時水泵運行及出水量之間具有較大的壓差，水泵仍處到額定的功率下運行，這樣勢必會導致大量的能量隨著水流被帶走，所以利用閥門來對流量進行控制，能量的損失十分大。

利用變頻調速來對水泵電機進行控制則會達到有效的節能目的。因為此時的水泵電機會處于一個可變速情況下，這時水泵的特性曲線則會與系統中任何流量條件下的需要相互匹配，這樣則會有效的避免能量的損失，實現良好的節能效果。利用變頻調速技術可以在壓力傳感性的幫助下將壓力信號轉換為電信號，然后與壓力值在進行比較和運算，并將其運算結果轉換為頻率調節信號送至變頻器，從而實現對水泵電機電源頻率的調整，對水泵的轉速進行控制。

5 結束語

總而言之，鋼鐵廠的節能工作需要持續的進行下去，加強高壓變頻器在鋼鐵廠中的應用，能夠使得鋼鐵廠生產的節能效果得到提高。因此，相關的鋼鐵廠工作人員需要加強高高壓變頻器的工作原理，以及高壓變頻器具有的工作優點，加強高壓變頻器節能效果的體現，不僅為企業經濟的發展，同時為社會資源的可持續性發展都提供保障。

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作者單位

河鋼集團承鋼有限公司 河北省承德市067102