變頻控制技術在煤氣加壓機中應用研究

馬亮 劉釗

摘 要：本文以變頻控制技術在邯鋼能源中心六加壓煤氣加壓站改造應用中為研究基礎。分析了煤氣加壓機當前運行工況，根據煤氣加壓機工藝流程特點及當前所存在的問題，提出采用變頻控制技術，對煤氣加壓機風機控制系統進行改造，實現了顯著的節能效果。

關鍵詞：變頻控制；煤氣加壓機；節能

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A

邯鋼能源中心六加壓煤氣加壓站現有CM4501331/1045離心式鼓風機三臺，其配套主電機功率為355kW，采用兩運一備的運行方式。離心式鼓風機額定流量為27km3/h，實際負荷在5.5～24km3/h之間。該鼓風機電機以工頻恒定速度運轉，經加壓站處理后的煤氣主要通過高低壓大回流閥門來調節外送量，由于各個生產分廠的需求變化量較大，在日常運行中加壓機經常出現因下游用戶需求量變化而進行人工手動調節。同時，以工頻恒定轉速直接啟動電機不僅造成大量電能的浪費，而且對設備機械損害嚴重，縮短了設備的使用壽命。

1 工藝分析

該鼓風機的特點是其負載轉矩與轉速的平方成正比，其軸功率與轉速的立方成正比[1]。因此，通過采用變頻調速的方式來調節鼓風機配套電機的轉速，可以很好的代替以往人工閥門調節煤氣外送量，同時也可以節省大量電能。省時省工，高效節能。如圖1所示。

上圖中改造前與改造后的煤氣量分別為Q3、Q4，當Q3=Q4時，即鼓風機外送相同的煤氣量，這時，改造前閥門控制煤氣消耗的功率為Q1，改造后變頻調速控制煤氣消耗的功率為Q2，因此得出結論，鼓風機外送相同量的煤氣時，變頻調速的方式要比傳統的閥門控制所消耗功率要低，更加節能。同時，采用變頻調速的方式不僅可以降低能量消耗，還可以隨工況變動而實現全過程自動調節。

2 改造方案實施

結合六加壓煤氣加壓站現場實際情況，經過工程技術人員多次反復論證，決定采用西門子羅賓康6SR45025MB375BF1Z型變頻器。該變頻器應用范圍廣，保護功能齊全，擁有多達6種的電機控制模式，可涵蓋幾乎所有的電機類型和負載應用，同時兼容改造項目中各種品牌各種類別的普通電機，無需考慮額外加強絕緣及電機降額。

在三臺加壓機上加裝西門子變頻器成套設備，實現變頻調速控制，該變頻調速控制系統采用雙手動旁路一拖一方案，其控制原理如圖2所示。

其中QS1、QS2和QS3為真空接觸器（ABB VSC12DC0 12kV 400A），該真空接觸器要有足夠的輔助接點，以便于連接控制信號。配套手動隔離開關。當QS2和QS3閉合，QS1斷開，鼓風機進入變頻運行狀態；當QS1閉合，QS2和QS3斷開，鼓風機進入工頻運行狀態。高壓開關QF、電動機M為現場原有設備。真空接觸器要有可靠的機械電氣連鎖功能，QS1、QS2只能有一只能閉合上，但能同時分閘；QS1、QS3只能有一個能合上，但能同時分閘；QS1、QS2和QS3可以在本柜（手動）操作，也可以遠程PLC自動操作，通過轉換開關切換。

3 改造效果

通過加裝西門子變頻器后，可以靈活實現工/變頻自動切換功能，且鼓風機可以實現軟啟動，且啟動平穩，同時啟動電流降低了額定電流的40%左右，減少了電流對設備的沖擊，大大減少了對啟動設備的維護工作量和啟動故障[2]。鼓風機及其他負載設備的運行參數可以通過變頻器上顯示面板直接顯示出來，其次也可以通過顯示面板上故障代碼來判斷故障根源，方便迅速查找故障和排除故障。西門子變頻器保護功能齊全。當出現過流、過壓、過載等故障時，可以迅速切斷負載設備，將故障信息反饋到操作監控室。總之采用了變頻調速控制技術后，可以大大改善以往人工調節閥門控制煤氣量的操作不穩定性，提高煤氣的供應質量。

安裝變頻調速裝置后，節能效果十分明顯。改造前鼓風機運行功率為320kW，改造后運行功率為220 kW，因此，以加壓機（以一臺為例）每年工作300天，每天工作24小時計算（電價按0.55元計）：

節能為：△Q=P1T1P2T2=320×24×300220×24×300=720000（千瓦時）；創經濟效益為：W=△Q×0.55=396000元。

4 結語

總之，變頻控制技術憑借其優良的調節性能和顯著的節能效果，已經廣泛應用于鋼鐵冶金企業的生產運營中。隨著國家節能環保政策的倡導，變頻控制技術已經成為一些高耗能企業不二的選擇。此次對邯鋼能源中六加壓煤氣加壓機變頻節能進行改造，正是變頻控制技術應用體現，同時實現了高效、穩定、安全、節能的目的，大大的減少了能耗，提高了企業在市場中的競爭力。

參考文獻：

[1]易偉.變頻調速在焦爐煤氣加壓機控制中的應用[J].武鋼技術，2004，（1）.

[2]席忠.芻議鋼鐵冶金領域中變頻控制技術的實踐運用[J].河南科技，2014，（12）.

作者簡介：馬亮（1989），男，碩士，助理工程師，就職于河鋼邯鋼能源中心，從事機電控制研究。