淺談變頻技術在冶金工業的應用優勢與前景

韓玉國

摘要：當下國家越來越重視冶金行業的發展，同時，冶金行業在這兩年也發生了翻天覆地的變化，我國冶金行業在生產的過程中對于設備的要求較高，通過將變頻技術應用于其中，能夠提高行業生產的效率，同時也能夠推動整體行業的可持續發展，使得變頻技術成為冶金領域發展的關鍵技術類型，最終完成我國企業深化改革的目標。本文就變頻技術在冶金工業中的應用優勢與前景進行探討，希望能夠推動冶金行業的全面發展。

關鍵詞：變頻技術;冶金工業;應用;優勢;前景

隨著社會經濟水平的不斷提升，我國科學技術也得到了較快程度的發展，通過將變頻技術應用于冶金工業之中能夠提高行業發展的質量，最終實現冶金工業的深化改革。當下國家對于冶金機器設備有了更高的要求，而通過調查，我們發現在冶金施工現場存在噪音大、灰塵多等情況，這也嚴重制約了冶金行業的可持續發展。通過將變頻技術應用于其中能夠確保企業生產的社會經濟效益同時也能夠轉變傳統的電源使用方式，對于推動冶金行業的發展有著十分重要的意義。

一、變頻技術在冶金工業的應用優勢

當下變頻技術的發展越來越成熟，并且被廣泛應用與各個行業之中。在變頻技術發展的過程中，也引入了很多先進的技術，例如現代通信技術以及計算機控制技術，通過將這些技術應用于其中，也在無形之中推進了變頻技術更加完備，通過將變頻技術應用于冶金工業之中，能夠推動冶金行業的可持續發展。應用變頻調速技術，能夠及時解決行車的轉子串電阻存在的調速問題，同時也能夠直接解決直流調速裝置在應用過程中系統工程復雜且發生故障可能性高這一問題。在冶金工業發展的過程中，應用變頻器也能夠使得工作人員清楚的了解冶金過程中電流、電壓、轉速等各項信息，促使工作人員更加了解機器設備在運作過程中的實時狀態，在提高電氣使用效率的同時，也推進一系列冶金工作的順利開展。除此之外，在將變頻技術應用于冶金工業之中能夠減少配件的損耗率，加強設備的使用能力，在設備使用過后也能夠增強設備的使用壽命，提高冶金工業生產過程中的整體效率。

二、變頻技術在冶金工業的應用前景

（一）空壓機變頻技術

傳統的空壓機主要采用三相異步電動機Y-△啟動方式，工頻恒速運行，壓力和流量的調節靠閥門和旁通完成，由于工業設計時，壓縮空氣供應系統必須按工廠負荷最大時設計，并且留10-20%設計余量，事實上很多空壓機是不會運行在滿負載狀態下的，并且隨著工廠實際生產的需求的波動，存在較大的浮動，所以節能的空間很大。裝在空壓機上的電機一般是標準的三相鼠籠式交流電動機，當接到工頻電源時電機的轉速是改變不了的。空壓機只能工作在電機的全速狀態，加載如此，卸載也是如此。用戶的用氣量是波動的，為用戶配置的空壓機是按最大用氣量配置的，當用氣量不是最大時，空壓機依然是按額定的排氣量排氣，系統壓力就會升高，這樣空壓機就會卸載，持續空載運行一段時間后停機。如果使用變頻器控制，可以改變電機的轉速就不同了，速度降低，排氣量就降低，在變頻調速系統中，電機的速度是和電源的頻率成正比的，改變電源的頻率就可改變電機的轉速，從而改變空壓機系統的排氣量，耗能降低，這樣就相當于可以控制排氣量，用多少的氣量就生產多少的壓縮氣體，不像工頻控制，用不了就放空，卸載，增加了噪音，浪費了能源。變頻空壓機系統通過壓力閉環，根據供氣系統負載變化，調整空氣壓縮機電機的轉速保證系統壓力恒定。壓力傳感器讀數會不斷地和設定的設定值比較，如果管網壓力大于設定值，轉速降低;如果管網壓力小于設定值，轉速增加?？諝鈮嚎s機實現變頻控制后可以完成對產氣壓力的平穩調節，并且機組啟動時沒有峰值電流不會對機組或電網造成影響。傳統空壓機靠儲氣罐對系統壓力進行緩沖，在用氣少時機組自動停機，待用氣量增加時機組自動啟動，因此為了避免機組頻繁啟動只能增加儲氣罐的容量。使用變頻空壓機后，管網壓力波動減小了，可以有效地滿足生產需求，需要配的儲氣罐體積也可以減小，節約了車間用地及成本。

（二）水泵變頻技術

在冶金工業發展的過程中，水泵設備的應用十分廣泛。為此，為了確保水泵變頻技術能夠得到更加深層次的應用，工作人員應當嚴格變頻技術應用的要求，除了對開關進行基本的控制之外，也應當進行壓力和流量的控制，在設備運行的過程中會消耗大量的運行效率，在采用變頻技術之前，如果頻繁地通過調節閥門對水量進行控制，會直接導致閥門損壞，進而對用水造成一定的浪費，而采用變頻技術能夠使得水泵操作更加方便，也能夠水泵在低速運轉的過程中消耗更低的電能[1]。因此通過將變頻技術應用于其中，能夠合理的調節水泵的速度范圍，提高用水效果。通過將變頻技術應用于其中，能夠從根本上提高水泵的調速效率以及調速范圍，最終使得流量控制更加準確，更加快速，與此同時，通過工作人員進行統計，我們發現還能夠節約20%-40%的不必要能耗，這對提高冶煉企業的實際效益來說，有著十分重要的意義。

（三）起重設備變頻技術

在冶金工業發展的過程中，起重機的應用也十分頻繁，然而起重機在具體操作的過程中十分笨重且麻煩，但也具有一定的調速性能，能夠合理的調控冶金工業運行過程中的效率。與此同時，也能夠使得結構變得更加簡單，最終達到節能環保高效工作的目的[2]。通過將變頻技術應用于起重設備之中，能夠推動冶金工業的可持續發展，當下變頻技術是冶金行業發展的主要研究方向，通過該技術的應用能夠抵制機械的沖擊，最終使得生產過程中避免出現超載這一問題，也能夠在很大程度上減少生產過程中的危險性。起重設備的變頻技術結構十分簡單，也方便工作人員進行研究。在具體使用的過程中也十分安全，并且能夠延長起重設備的使用壽命。

（四）中頻爐設備變頻技術

在冶金行業不斷發展的過程中，中頻爐設備有著尤為重要的作用，廣泛應用于有色金屬的熔煉。中頻爐是感應加熱設備，具有獨特的線圈設計的，中頻爐的變頻器是靜力變頻器，這種變頻器和磁力變頻器比較，其效率高90%以上。中頻爐的熔化率遠遠超過了工頻感應爐，可以使用較小容量的中頻感應爐代替較大容量的工頻感應爐，既減少了用地，又降低了投資，也保證了熔煉的連續作業，對生產能力較大的鑄鐵生產十分有利。中頻爐的變頻器具有許多優點，例如：自動式抗阻調節、恒功率輸出，比工頻爐設備節能30%以上; 掃頻式零壓啟動、啟動成功率高; 相序自適應;線路高度集成，全數字化設計，抗干擾能力強，故障率極低;重載啟動性能好，自動重復啟動; 具有多重保護功能（過流、過壓、水壓欠壓、缺相等），即使誤操作亦不會造成設備故障。

（五）風機變頻技術

在冶煉企業進行生產的過程中，各類機械與電氣設備中與風機配套的電機約占電機裝機量的60%。大多數風機在使用過程中都存在大馬拉小車的現象，加之因生產、工藝等方面的變化，需要經常調節氣體的流量、壓力、溫度等，目前，許多單位仍然采用落后的調節檔風板或閥門開啟度的方式來調節氣體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調節的要求。將變頻調速用于風機電機調速，其結構簡單，調速范圍寬、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善、運行穩定可靠、節能效果顯著。應用上變頻器后，對機械設備的磨損大大降低，可以很好的保護設備，降低設備維修費用，延長設備的使用年限。兩個一模一樣的電機都工作在50HZ的工頻狀態下，一個使用變頻器，一個沒有，同時轉速和扭矩都在電機的額定狀態下，使用變頻器也可以改善功率因數。在冶煉企業中，風機的功率一般都很大，使用變頻器也可以減少對電網的沖擊。采用變頻器驅動風機，可以將起動電流被限制在150%額定電流以下，可以平滑地起動（起動時間變長）。用工頻電源直接起動時，起動電流為額定電流的6-7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。在煙氣制硫酸工藝中，二氧化硫風機運行的過程中會消耗大量的能源，為了滿足國家節能環保的號召，很多冶金企業都將10KV高壓變頻調速技術應用于其中，從而使得風機的工作狀態更加穩定，在降低用電成本的同時，也能夠為企業發展帶來一定的社會經濟效益[3]。高壓變頻器一般采用控制器和功率模塊分離的結構，通過高速光纖通訊。功率單元模塊化，通過并聯方式擴容，以減少備件，且便于更換維護。

（六）熱軋、冷軋傳動變頻技術

近些年來，隨著冶金工業的不斷發展，同時也出現了很多大功率設備，例如熱軋、冷軋傳動設備，這些設備是居于生產線關鍵部位，功率大，動作指標要求嚴格，引入了高壓變頻技術后使得電動機的調速范圍寬，可以應對軋制時的沖擊負荷。并且高性能的變頻器能夠精確識別的電機模型，并提供各種復雜的控制功能。使用交流變頻傳動雖然投資高，但運行費用低、節能，對電網沖擊很小，也可以節省無功功率補償設備的投資，具有長期的經濟效益。使用交流變頻傳動取代傳統直流傳動已經是軋鋼行業傳動技術發展的必然趨勢。

結束語：

綜上所述，通過將變頻技術應用于冶金工業之中，能夠滿足國家節能減排的要求。變頻技術，相對于傳統的生產方式而言，不僅僅能夠充分發揮數字監測設備的應用，同時也可以更加快捷的調節生產過程中設備參數，降低設備應用過程中對于電網的沖擊，從而對電氣設備起到了一定的保護作用，在延長設備使用壽命的同時，也能夠提高冶金工業生產過程中的勞動效率。

參考文獻：

[1]李松宇，自動化技術在有色冶金工業中的應用[J].中國金屬通報，2019， （8）;78-80.

[2]馮瑩，變頻技術在冶金工業中的研究與應用[J].中國科技縱橫，2012， （23）：32.

[3]趙延軍.變頻技術在冶金工業的應用優勢與前景探討[J].工業，2015，（024）：57.