高壓變頻器在轉爐一次除塵風機中的應用

馬云鵬+周建新

摘 要：高壓變頻器因其具有調速范圍廣、調速精度高、系統可靠性高等優點從而在轉爐一次除塵風機系統中得到了廣泛的應用。本文主要對高壓變頻器的原理、控制方式進行了探討，對比了系統改造前后在節能方面上的優勢。

關鍵詞：高壓變頻器；液力耦合器；技能；PLC

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.174

1 引言

唐山國豐80噸轉爐一次除塵采用的是半干法除塵系統，除塵風機原采用的是液力耦合器調速的控制方式。除塵風機電機型號為YB710M2-4，額定電壓10KV，額定功率1250KW，額定轉速1490r/min。在實際生產過程中，風機控制分為兩個階段，兌鐵、濺渣、等待為風機低速階段，此時風機轉速為650r/min，吹煉為風機高速階段，此時風機轉速為1350r/min。因為液力耦合器具有調速范圍小、精度低、輸出效率不高的缺點，造成風機無法實現更為合理的轉速控制，造成電能的過多消耗。并且由于液力耦合器已使用多年，現故障率已較高，對生產已造成很大的影響，因此決定對除塵風機進行高壓變頻改造。

2 高壓變頻器的組成

此次改造采用的是采用的是匯川HD90-J100/2000-DNT型高壓變頻器，主要由以下4部分組成：手動旁路柜、變壓器柜、功率單元柜、控制柜。手動旁路柜是為了保證負載不間斷的運行而設置的，在變頻器發生故障后可以變頻控制手動切換到工頻控制。變壓器柜內裝有干式移相變壓器，對輸入的10KV高壓進行隔離、移相、整流后，輸出相互有相位差的低壓電，分別接到每一相的功率單元的輸入端。功率單元柜共有24個功率單元，分屬3相，每相8個功率單元串聯，功率單元實際為單相橋式變頻器，由輸入變壓器的副邊繞組供電，整流、濾波后由IGBT以PWM方法進行控制，輸出可變頻、變壓的交流電，串聯疊加后可輸出0—50HZ，線電壓為10KV的三相交流電，以驅動交流電動機。控制柜內裝有一套主控制器，主控制器根據控制命令、給定信號機運行信息、應答信息進行運行控制、狀態分析、故障診斷等運算，檢測出故障后按故障性質進行故障處理，如封鎖系統、高壓跳閘等，并給出相應故障信號。

3 高壓變頻器的控制方式

3.1 本地控制

變頻器的本地操作是通過控制柜柜門上的觸摸屏來實現的，觸摸屏是高壓變頻器標準配置的人機界面（簡稱HMI）。在HMI上可以完成變頻器的所有操作內容，如：狀態監控、參數設置、趨勢曲線、狀態預警、運行日志等內容。

3.2 遠程控制

高壓變頻器的遠程控制是通過開關量和模擬量來實現的。PLC輸出啟動、停止開關量信號到I/O接口板數字量輸入，變頻器主控制器根據接收到的信號控制變頻器做出相應的動作。PLC輸出的4-20mA信號輸送到I/O接口板的模擬量輸出，轉換成速度信號后，控制電機的轉速。

4 運行分析對比

通過表1可知，轉爐的平均冶煉周期為34分鐘。改造前，兌鐵和吹煉為風機的高速階段，電流為80A，其余時間為風機低速階段，電流為39A，每天按照生產34爐計算，每天的耗電量為80×10×34×19÷60+39×10×34×15÷60=11928kWh。改造后，控制階段分為5

個，等待階段耗電量10×10×34×5÷60=283kWh，兌鐵階段耗電量

52×10×34×3÷60=884kWh，吹煉前期階段耗電量62×10×34×3÷

60=1054kWh，吹煉中期階段耗電量78×10×34×12÷60=5304kWh，吹煉后期階段耗電量58×10×34×4÷60=1315kWh，濺渣階段耗電量28×10×34×8÷60=1269kWh，總共耗電量為10109kWh，每天節省電量為11928-10109=1819kWh。一臺風機全年運行時間按照340天計算，電費成本為0.53元/度，全年可節約電費1819×0.53×340=327784元。

5 結語

改造后，不僅實現了更為合理的階段控制，節省了電能，而且啟動電流小，較少了風機啟動時對電網的沖擊，并且由于在變頻器出現故障后可以手動的切換到工頻運行，是系統運行的穩定性更加可靠。

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