除塵風(fēng)機(jī)變頻器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的控制分析

張強(qiáng)

摘要：介紹了除塵風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)速節(jié)能的原理，及通過對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的調(diào)頻調(diào)速與高爐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出鐵情況進(jìn)行實(shí)時(shí)配合的節(jié)能降耗分析，并對(duì)高爐爐前除塵器系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果分析，不僅能節(jié)能降耗，同時(shí)可以改善除塵設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高除塵效率。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；除塵風(fēng)機(jī)；節(jié)能降耗

1、前言

柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠高爐爐前除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)已基本使用變頻器調(diào)節(jié)控制除塵風(fēng)量。為了更好的適應(yīng)爐前除塵現(xiàn)場(chǎng)的工藝要求，通過對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速與高爐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出鐵情況進(jìn)行實(shí)時(shí)配合，從而調(diào)節(jié)除塵高壓電機(jī)轉(zhuǎn)速來降低除塵風(fēng)機(jī)的輸出功率。根據(jù)爐前出鐵情況控制高爐爐前除塵閥門的使用情況，使現(xiàn)場(chǎng)除塵風(fēng)量與風(fēng)機(jī)耗電量達(dá)到最優(yōu)控制。做到既滿足了爐前現(xiàn)場(chǎng)的除塵要求，也達(dá)到了除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗的效果。從而使除塵高壓電機(jī)達(dá)到節(jié)能降耗的作用和改善除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

2、變頻器調(diào)速節(jié)能的原理

變頻調(diào)速是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

2.1、調(diào)頻節(jié)能原理

為了保證生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的可靠性，各類生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，從而造成了電能的浪費(fèi)。而根據(jù)交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f/P（1-S），頻率f與轉(zhuǎn)速n成正比，即改變頻率可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速n可成比例的下降，而此時(shí)輸出功率P成立方關(guān)系下降。即除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。

2.2、提高功率因數(shù)節(jié)能原理

電動(dòng)機(jī)由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁作用而產(chǎn)生力矩。對(duì)電網(wǎng)而言，阻抗特性呈感性，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)吸收大量的無功功率，造成功率因數(shù)很低。無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低。

采用變頻節(jié)能調(diào)速器后，由于其性能已變?yōu)椋篈C-DC-AC，在整流濾波后，負(fù)載特性發(fā)生了變化。變頻調(diào)速器對(duì)電網(wǎng)的阻抗特性呈阻性，功率因數(shù)很高，但電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并沒有改變，電機(jī)消耗的有功功率和無功功率也沒有改變。變頻器中的濾波電容與電機(jī)進(jìn)行無功能量交換，因此變頻器實(shí)際輸入電流減小，從而減小了電網(wǎng)與變頻器之間的線損和供電變壓器的銅耗減少了無功損耗。

3、根據(jù)高爐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行除塵風(fēng)量配合的節(jié)能降耗分析

3#高爐除塵高壓電機(jī)功率為2240KW（額定電流為158.3A），通過試驗(yàn)，使現(xiàn)場(chǎng)除塵風(fēng)量與風(fēng)機(jī)耗電量達(dá)到最優(yōu)控制，決定根據(jù)出鐵時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用大風(fēng)量除塵運(yùn)行為48HZ（電流約為80A），不出鐵時(shí)或不需大除塵風(fēng)量時(shí)使用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為43HZ（電流約為55A）。

而4#高爐除塵高壓電機(jī)功率為2240KW（額定電流為158A）。為了使現(xiàn)場(chǎng)除塵風(fēng)量與風(fēng)機(jī)耗電量達(dá)到最優(yōu)控制，做到既滿足了爐前現(xiàn)場(chǎng)的除塵要求，又能夠達(dá)到降低耗電量的目的。通過試驗(yàn)，決定根據(jù)出鐵時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用大風(fēng)量除塵運(yùn)行為46HZ（電流約為70A），不出鐵時(shí)或不需要大除塵風(fēng)量時(shí)使用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為43HZ（電流約為55A）。

4、效果分析

從2016年10月份開始，煉鐵全廠各高爐分別進(jìn)行了爐前除塵優(yōu)化操作測(cè)試，包括1#A罐位除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為46HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為35HZ）、1#B罐位除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為40HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為35HZ）、2#爐前除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為41HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為38HZ）、3#爐前除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為48HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為43HZ）、4#爐前除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為46HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為43HZ）、5#爐前除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為46HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為44HZ）、6#鐵口除塵（大風(fēng)量運(yùn)行模式為42HZ，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式為38HZ）共7臺(tái)安裝有變頻器的除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，具體電耗分析如表1，由表可知各高爐進(jìn)行爐前除塵優(yōu)化操作后，已明顯達(dá)到了降本增效的目的。

其中年電耗用隨機(jī)分布來計(jì)算，發(fā)現(xiàn)3#高爐除塵系統(tǒng)每年可節(jié)約：2240KW×360d×12h×55A/158.3A=3362122 kW﹒h。數(shù)據(jù)證明：爐前除塵優(yōu)化操作具備年節(jié)電費(fèi)超￥1000萬元的能力（按EMC電費(fèi)結(jié)算單價(jià)0.5657元/ kWh計(jì) ），達(dá)到了除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗的效果。同時(shí)也可以減少除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行損耗，從而使除塵高壓電機(jī)達(dá)到節(jié)能降耗的作用和改善除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

5、結(jié)束語

通過對(duì)除塵風(fēng)機(jī)的調(diào)速與高爐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出鐵情況進(jìn)行實(shí)時(shí)配合的節(jié)能降耗分析的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)變頻器的經(jīng)濟(jì)使用確實(shí)能夠得到節(jié)能降耗的效果，同時(shí)能夠改善除塵設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高除塵效率。切實(shí)做到現(xiàn)場(chǎng)除塵風(fēng)量與風(fēng)機(jī)耗電量達(dá)到最優(yōu)控制。且除塵風(fēng)機(jī)降頻運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)所運(yùn)用的電流也得到大幅度下降，使電氣設(shè)備的使用更加安全，同時(shí)也因?yàn)轭l率降低后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之降低，對(duì)機(jī)械的磨損也就減少了，也使發(fā)生故障的概率大大降低。

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