第一部分:高爐出鐵除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻改造節(jié)能分析
一、設(shè)備參數(shù)
1、電機(jī)參數(shù):
型號(hào):Y5601-10 額定功率:710KW
額定電壓:6KV 額定電流:87A
功率因數(shù): 效 率:
額定轉(zhuǎn)速:580r/min 實(shí)際運(yùn)行電流:82A
擋板開(kāi)度:100%
2、風(fēng)機(jī)參數(shù):
根據(jù)用戶提供的的風(fēng)機(jī)型號(hào)和風(fēng)量,從新查產(chǎn)品樣本得知風(fēng)機(jī)的型號(hào)和數(shù)據(jù)如下:
型號(hào):Y4-73-1IINo29.5F 流 量:440874m3/h
全壓:4000pa 軸功率:585KW
效 率:82%
3、運(yùn)行工況
石家莊鋼鐵有限公司煉鋼廠有1#、2#、3#三臺(tái)煉鐵爐,每臺(tái)煉鐵爐設(shè)有一個(gè)出鐵口。煉鐵爐出鐵時(shí),高溫的鐵水會(huì)同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的煙氣。一方面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的工人不利,另一方面也對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染。為降低污染,改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,節(jié)能降耗,需要對(duì)煉鐵爐的除塵系統(tǒng)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。
該除塵系統(tǒng)配置Y4-73№29.5F風(fēng)機(jī)一臺(tái)(配套電機(jī)功率710kW),除塵風(fēng)機(jī)共帶有三臺(tái)高爐:1#、2#、3#,每臺(tái)高爐出鐵周期80min,其中除塵時(shí)間30min。運(yùn)行時(shí)不除塵、一臺(tái)爐除塵、二臺(tái)爐除塵、三臺(tái)爐除塵的情況都有,而不除塵的時(shí)間極少?,F(xiàn)運(yùn)行時(shí)擋板全開(kāi),運(yùn)行電流82A,不(出鐵)除塵時(shí)的電流60~65A。
因此,為了提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,節(jié)能降耗,非常有必要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。除塵風(fēng)機(jī)變頻改造之后,煉鐵爐除塵風(fēng)機(jī)需要四種風(fēng)量來(lái)適應(yīng)煉鐵爐出鐵工藝要求。
二、除塵風(fēng)機(jī)工藝過(guò)程
當(dāng)煉鐵爐煉鐵不出鐵時(shí)也不除塵,因此也不需要風(fēng)量。由于沒(méi)有1臺(tái)、2臺(tái)、3臺(tái)高爐出鐵時(shí)所需要的風(fēng)量數(shù)據(jù),所以按照每臺(tái)高爐除塵時(shí)需要風(fēng)量為14萬(wàn)m3/h考慮。
當(dāng)1臺(tái)爐出鐵口出鐵時(shí)需要風(fēng)量14萬(wàn)m3/h;兩臺(tái)爐出鐵口同時(shí)出鐵需要風(fēng)量28萬(wàn)m3/h;當(dāng)3臺(tái)出鐵口出鐵時(shí)需要風(fēng)量42萬(wàn)m3/h。
按3臺(tái)爐同時(shí)生產(chǎn),每臺(tái)爐每天3班,每班8小時(shí),每臺(tái)爐每班出6爐鐵,每個(gè)班3臺(tái)爐總計(jì)出鐵18爐。每個(gè)出鐵周期80分鐘,其中有30分鐘為出塵時(shí)間。其中每班中有1個(gè)周期3臺(tái)爐同時(shí)出鐵,除塵風(fēng)量為42萬(wàn)m3/h;6個(gè)周期2臺(tái)爐同時(shí)出鐵,一臺(tái)爐不出鐵,除塵風(fēng)量為28萬(wàn)m3/h;只有3個(gè)周期1臺(tái)爐出鐵,其余兩臺(tái)不出鐵,除塵風(fēng)量為14萬(wàn)m3/h。不出鐵的時(shí)間內(nèi)維持風(fēng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速5%左右,風(fēng)量大概為2.2萬(wàn)m3/h。
[align=center]
工藝流程示意圖[/align]
a到b為不出鐵時(shí)間;
b到d為1個(gè)出鐵口出鐵時(shí)間,其中b到c為風(fēng)機(jī)升速時(shí)間;風(fēng)機(jī)升速時(shí)可以根據(jù)需要跨越任一升速點(diǎn);
d到f為2個(gè)出鐵口出鐵時(shí)間,其中d到e為風(fēng)機(jī)升速時(shí)間;風(fēng)機(jī)升速時(shí)可以根據(jù)需要跨越任一升速點(diǎn);
f到h為3個(gè)出鐵口出鐵時(shí)間,其中f到g為風(fēng)機(jī)升速時(shí)間;風(fēng)機(jī)升速時(shí)可以根據(jù)需要跨越任一升速點(diǎn);
h點(diǎn)風(fēng)機(jī)開(kāi)始減速。
h到J為2個(gè)出鐵口出鐵時(shí)間,其中h到i為風(fēng)機(jī)降速時(shí)間;風(fēng)機(jī)降速時(shí)可以根據(jù)需要跨越任一降速點(diǎn);
j到l為2個(gè)出鐵口出鐵轉(zhuǎn)換為1個(gè)鐵口出鐵時(shí)間,其中j到k為風(fēng)機(jī)減速時(shí)間;
l到b為1個(gè)鐵口出鐵轉(zhuǎn)換為出鐵口停止出鐵時(shí)間,其中l(wèi)到a為風(fēng)機(jī)減速時(shí)間;
a到b為不出鐵時(shí)間。
三、調(diào)速要求
對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行高壓變頻改造之后,要求有自動(dòng)旁路、有遠(yuǎn)控箱、無(wú)閉環(huán)。變頻調(diào)速運(yùn)行后,不除塵時(shí)段、一臺(tái)爐除塵時(shí)段、二臺(tái)爐同時(shí)除塵時(shí)段、三臺(tái)爐同時(shí)除塵時(shí)段各運(yùn)行一個(gè)頻率。不除塵時(shí)維持最低轉(zhuǎn)速,三臺(tái)爐除塵時(shí)轉(zhuǎn)速最高。從每臺(tái)高爐處各取一個(gè)出鐵口位置狀態(tài)信號(hào)送入變頻器的PLC。為簡(jiǎn)化控制邏輯,現(xiàn)場(chǎng)直接根據(jù)出鐵口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速。變頻器預(yù)設(shè)4個(gè)速度點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出鐵口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)位置信號(hào)通過(guò)PLC的邏輯運(yùn)算,自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)滿足所需風(fēng)量要求。
變頻器內(nèi)具有PLC和中文的人機(jī)界面,將給給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作帶來(lái)很大便利,調(diào)試周期很短。各種參數(shù)設(shè)置十分方便,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煙氣的多少,可以及時(shí)調(diào)整各速度段點(diǎn)的風(fēng)量,除塵改造后,現(xiàn)場(chǎng)條件將會(huì)大為改善。[table=98%][tr][td=1,1,17%]
速度點(diǎn)
[/td][td=1,1,23%]
調(diào)速比例
[/td][td=1,1,27%]
風(fēng)量
[/td][td=1,1,31%]
運(yùn)行情況
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
U0
[/td][td=1,1,23%]
5%
[/td][td=1,1,27%]
22000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
不出鐵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
U1
[/td][td=1,1,23%]
32%
[/td][td=1,1,27%]
140000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
1個(gè)出鐵口出鐵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
U2
[/td][td=1,1,23%]
64%
[/td][td=1,1,27%]
280000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
2個(gè)出鐵口出鐵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
U3
[/td][td=1,1,23%]
95%
[/td][td=1,1,27%]
420000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
3個(gè)出鐵口出鐵
[/td][/tr][/table][b]四、節(jié)能計(jì)算
[/b] 根據(jù)統(tǒng)計(jì),風(fēng)機(jī)在一天中各速度段的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)如下表:[table][tr][td=1,1,31]
序號(hào)
[/td][td=1,1,119]
名 稱(chēng)
[/td][td=2,1,62]
3臺(tái)爐同時(shí)出鐵
[/td][td=2,1,72]
2臺(tái)爐同時(shí)出鐵
[/td][td=1,1,72]
1臺(tái)爐同時(shí)出鐵
[/td][td=1,1,73]不出鐵不除塵時(shí)間
[/td][td=1,1,190]
備 注
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
1
[/td][td=1,1,119][/td][td=5,1,206]
每天除塵運(yùn)行時(shí)間
[/td][td=1,1,73]
每天
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
2
[/td][td=1,1,119]
編號(hào)
[/td][td=1,1,62]
A
[/td][td=2,1,72]
B
[/td][td=2,1,72]
C
[/td][td=1,1,73]
D
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
3
[/td][td=1,1,119]出鐵周期時(shí)段
[/td][td=2,1,62]
f——h
[/td][td=2,1,72]
d-f/h-j
[/td][td=1,1,72]
b-d/j-l
[/td][td=1,1,73][/td][td=1,1,190]
每個(gè)時(shí)間段內(nèi)出鐵時(shí)間為90min。其中出塵時(shí)間為30min為1/3。
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
4
[/td][td=1,1,119]
運(yùn)行時(shí)間h
[/td][td=2,1,62]
1.5h
[/td][td=2,1,72]
9
[/td][td=1,1,72]
4.5
[/td][td=1,1,73]
9
[/td][td=1,1,190]
除塵時(shí)間每個(gè)出鐵周期內(nèi)為30min。
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
5
[/td][td=1,1,119]
風(fēng)量Q3/h
[/td][td=2,1,62]
420000
[/td][td=2,1,72]
280000
[/td][td=1,1,72]
140000
[/td][td=1,1,73]
22000
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
6
[/td][td=1,1,119]
風(fēng)量比K
[/td][td=2,1,62]
0.95
[/td][td=2,1,72]
0.64
[/td][td=1,1,72]
0.32
[/td][td=1,1,73]
0.1
[/td][td=1,1,190]
按流量比取調(diào)速比K
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
7
[/td][td=1,1,119]
輸入功率PS
kW
[/td][td=5,1,206]669.2
[/td][td=1,1,73]
514
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=9,1,619]
調(diào)速之后
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
8
[/td][td=1,1,119]
耗電kW
[/td][td=2,1,62]
634.7
[/td][td=2,1,72]
294.4
[/td][td=1,1,72]
73.6
[/td][td=1,1,73]
41.1
[/td][td=1,1,190]
變頻器效率:
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
9
[/td][td=1,1,119]
節(jié)電率(%)
[/td][td=2,1,62]
5
[/td][td=2,1,72]
56
[/td][td=1,1,72]
89
[/td][td=1,1,73]
92
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
10
[/td][td=1,1,119]
節(jié)電PSZ(kW)
[/td][td=2,1,62]
34.5
[/td][td=2,1,72]
374.8
[/td][td=1,1,72]
595.6
[/td][td=1,1,73]
472.9
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
11
[/td][td=1,1,119]
節(jié)電量kWh
[/td][td=2,1,62]
51.75
[/td][td=2,1,72]
3370.5
[/td][td=1,1,72]
2680.2
[/td][td=1,1,73]
4256.1
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
12
[/td][td=1,1,119]
每天節(jié)電費(fèi)(元)
[/td][td=2,1,62]
26.91
[/td][td=2,1,72]
1752.66
[/td][td=1,1,72]
1393.70
[/td][td=1,1,73]
2213.17
[/td][td=1,1,190][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
13
[/td][td=1,1,119]
年節(jié)電費(fèi)(元)
[/td][td=6,1,279]
序號(hào)12:(A+B+C+D)×T
5386.44×300=16115932元
[/td][td=1,1,190]
年運(yùn)行T=300天
[/td][/tr][/table] 風(fēng)機(jī)的功率P和轉(zhuǎn)速的三次方成正比,風(fēng)壓p和轉(zhuǎn)速的平方成正比,流量Q和轉(zhuǎn)速成正比。
第二部分:煉鐵廠S3布袋除塵引風(fēng)機(jī)高壓變頻改造節(jié)能分析
一、設(shè)備參數(shù)
1、電機(jī)參數(shù)
型號(hào):YKK5602-8 額定電壓:6KV
額定功率:710kW 額定電流:85.5A
功率因數(shù):0.82 效 率: 97.4%(728.58)
額定轉(zhuǎn)速:742r/min 實(shí)際運(yùn)行電流:53A~60A
擋板開(kāi)度:75%
2、風(fēng)機(jī)參數(shù)
型 號(hào):G4-73-11No25D 流 量:440000m3/h
風(fēng) 壓:4200Pa 軸功率:596 kW
效 率:84.5%
3、除塵設(shè)備
型 號(hào):LFMD-14×390 處理風(fēng)量:420000m3/h
過(guò)濾速度:1~1.3m/min 濃 度:80mg/Nm3
除塵效率:99% 設(shè)備阻力:980~1570Pa
二、工藝流程
現(xiàn)場(chǎng)各塵點(diǎn)——吸塵罩——引風(fēng)支管——總管——布袋除塵器——引風(fēng)機(jī)——排風(fēng)管。
三、調(diào)速要求
對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行高壓變頻改造之后,要求有自動(dòng)旁路、有遠(yuǎn)控箱、無(wú)閉環(huán)。變頻調(diào)速運(yùn)行后,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要調(diào)整風(fēng)機(jī)的速度,滿足各個(gè)除塵點(diǎn)的除塵風(fēng)量要求。
根據(jù)各個(gè)除塵點(diǎn)除塵風(fēng)量的要求,每個(gè)除塵點(diǎn)各運(yùn)行一個(gè)頻率。同時(shí)除塵時(shí)運(yùn)行轉(zhuǎn)速最高,不除塵時(shí)維持最低轉(zhuǎn)速。從每個(gè)除塵點(diǎn)取一個(gè)工況狀態(tài)位置信號(hào)送入變頻器的PLC。變頻器根據(jù)除塵點(diǎn)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)位置信號(hào)通過(guò)PLC的邏輯運(yùn)算,自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)滿足所需風(fēng)量要求。共設(shè)有5個(gè)除塵點(diǎn)??傦L(fēng)量為Q=420000 m3/h。工藝過(guò)程的風(fēng)量如下圖所示。
[align=center]
工藝流程示意圖[/align]
變頻器內(nèi)具有PLC和中文的人機(jī)界面,將給給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作帶來(lái)很大便利,調(diào)試周期很短。各種參數(shù)設(shè)置十分方便,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煙氣的多少,可以及時(shí)調(diào)整各速度段點(diǎn)的風(fēng)量,除塵改造后,現(xiàn)場(chǎng)條件將會(huì)大為改善。[table=98%][tr][td=1,1,17%]
速度點(diǎn)
[/td][td=1,1,23%]
調(diào)速比例
[/td][td=1,1,27%]
風(fēng)量
[/td][td=1,1,31%]
運(yùn)行情況
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
A-B
[/td][td=1,1,23%]
25%
[/td][td=1,1,27%]
105000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
1個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
B-D
[/td][td=1,1,23%]
40%
[/td][td=1,1,27%]
168000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
2個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
D-F
[/td][td=1,1,23%]
65%
[/td][td=1,1,27%]
273000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
3個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
F-H
[/td][td=1,1,23%]
90%
[/td][td=1,1,27%]
378000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
4個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][/tr][tr][td=1,1,17%]
H-J
[/td][td=1,1,23%]
100
[/td][td=1,1,27%]
420000m3/h
[/td][td=1,1,31%]
5個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][/tr][/table]
風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的電流在53A-60A之間,風(fēng)機(jī)的額定軸功率為596KW,按照電流比試運(yùn)行時(shí)的電機(jī)輸入功率為:PSZ=IS/Ie×Pez=(53~60/85.5)×728.58=452kW~511kW。取平均值482KW.
根據(jù)統(tǒng)計(jì),風(fēng)機(jī)在一天中各速度段的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)如下表:
[table][tr][td=1,1,31]
序號(hào)
[/td][td=1,1,112]
名 稱(chēng)
[/td][td=2,1,70]
1個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][td=2,1,71]
2個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][td=1,1,71]
3個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][td=1,1,72]4個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][td=1,1,72]
5個(gè)除塵點(diǎn)除塵
[/td][td=1,1,120]
備 注
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
1
[/td][td=1,1,112]
[/td][td=7,1,356]
每天除塵運(yùn)行時(shí)間
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
2
[/td][td=1,1,112]除塵點(diǎn)編號(hào)
[/td][td=1,1,70]
A
[/td][td=2,1,71]
B
[/td][td=2,1,71]C
[/td][td=1,1,72]D
[/td][td=1,1,72]E
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
3
[/td][td=1,1,112]除塵周期時(shí)段
[/td][td=2,1,70]
A-B
[/td][td=2,1,71]
B-D
[/td][td=1,1,71]
D-F
[/td][td=1,1,72]
F-H
[/td][td=1,1,72]
H-J
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
4
[/td][td=1,1,112]
運(yùn)行時(shí)間h
[/td][td=2,1,70]
5
[/td][td=2,1,71]
5
[/td][td=1,1,71]
5
[/td][td=1,1,72]
5
[/td][td=1,1,72]
4
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
5
[/td][td=1,1,112]
風(fēng)量Q3/h
[/td][td=2,1,70]
105000
[/td][td=2,1,71]
168000
[/td][td=1,1,71]
273000
[/td][td=1,1,72]
378000
[/td][td=1,1,72]
420000
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
6
[/td][td=1,1,112]
風(fēng)量比K
[/td][td=2,1,70]
0.25
[/td][td=2,1,71]
0.4
[/td][td=1,1,71]
0.65
[/td][td=1,1,72]
0.9
[/td][td=1,1,72]
1
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
7
[/td][td=1,1,112]
輸入功率PS
[/td][td=7,1,356]
平均值為482KW
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=9,1,499]
調(diào)速之后
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
8
[/td][td=1,1,112]
耗電kW
[/td][td=2,1,70]
48.2
[/td][td=2,1,71]
82
[/td][td=1,1,71]
216.9
[/td][td=1,1,72]
409.7
[/td][td=1,1,72]
482
[/td][td=1,1,120][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
9
[/td][td=1,1,112]
節(jié)電率(%)
[/td][td=2,1,70]
90
[/td][td=2,1,71]
83
[/td][td=1,1,71]
55
[/td][td=1,1,72]
15
[/td][td=1,1,72]
0
[/td][td=1,1,120][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
10
[/td][td=1,1,112]
節(jié)電PSZ(kW)
[/td][td=2,1,70]
433.8
[/td][td=2,1,71]
400
[/td][td=1,1,71]
265.1
[/td][td=1,1,72]
72.3
[/td][td=1,1,72]
0
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
11
[/td][td=1,1,112]
節(jié)電量kWh
[/td][td=2,1,70]
2169
[/td][td=2,1,71]
2000
[/td][td=1,1,71]
1325.5
[/td][td=1,1,72]
361.5
[/td][td=1,1,72]
0
[/td][td=1,1,120]
[/td][/tr][tr][td=1,1,31]
12
[/td][td=1,1,112]
每天節(jié)電費(fèi)(元)
[/td][td=2,1,70]
1127.88
[/td][td=2,1,71]
1040
[/td][td=1,1,71]
689.26
[/td][td=1,1,72]
187.98
[/td][td=1,1,72]
0
[/td][td=1,1,120][/td][/tr][tr][td=1,1,31]
13
[/td][td=1,1,112]
年節(jié)電費(fèi)(元)
[/td][td=7,1,356]
序號(hào)12:(A+B+C+D+E)×T
3045.12×300=913536元
[/td][td=1,1,120]
年運(yùn)行T=300天
[/td][/tr][/table]
第三部分、技術(shù)方案
一、JZHICON-1A系列高壓變頻調(diào)速裝置的特點(diǎn):
1、變頻調(diào)速裝置是通過(guò)改變電機(jī)電源的頻率,使電機(jī)在不同的頻率下運(yùn)行,從而使電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變。
(1) 調(diào)速范圍寬,可以從零轉(zhuǎn)速到工頻轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。
(2) 能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)的方式可以根椐現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行調(diào)整。
(3) 頻率的調(diào)整是根據(jù)電機(jī)在低頻下的壓頻比系數(shù)進(jìn)行電壓和頻率的輸出,在低轉(zhuǎn)速下,電機(jī)不僅是發(fā)熱量低,而且輸入電壓低,將使電機(jī)絕緣老化速度降低。
二、技術(shù)特點(diǎn)
串聯(lián)多重化疊加技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義的高-高電力變換,無(wú)需降壓升壓變換,降低了裝置的損耗,提高了可靠性,解決了高壓電力變換的困難。串聯(lián)多重化疊加技術(shù)的應(yīng)用還為實(shí)現(xiàn)純正弦波、消除電網(wǎng)諧波污染開(kāi)辟了嶄新的途徑。
三、性能指標(biāo)高
(1)高功率因數(shù),達(dá)0.95以上,無(wú)需另加功率因數(shù)補(bǔ)償裝置,避免了因無(wú)功帶來(lái)的罰款。
(2)效率高,高達(dá)96%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可控硅大功率調(diào)速裝置。
(3)符合IEEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求,不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染,完全無(wú)需任何濾波裝置。
(4)對(duì)電機(jī)不產(chǎn)生諧波污染,有效降低了電機(jī)的發(fā)熱量,噪聲與采用工頻供電時(shí)相近。
(5)轉(zhuǎn)矩脈沖很低,不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)等機(jī)械設(shè)備的共振,同時(shí)也減少了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損。
(6)輸出波形完美,失真度小于1% 。
(7)電動(dòng)機(jī)的電應(yīng)力強(qiáng)度與采用工頻供電時(shí)相近,無(wú)需配備特殊電動(dòng)機(jī)。
(8)與電機(jī)的連接不受電纜長(zhǎng)度的限制。
四、科技含量高
(1)采用大規(guī)模門(mén)陣列CPLD電路,實(shí)現(xiàn)了PWM控制的高度實(shí)時(shí)性、快速性和準(zhǔn)確性。
(2)兩光纖實(shí)時(shí)傳送技術(shù),獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利,使得控制單元與功率單元之間的通訊更加迅速、可靠。
(3)特別設(shè)計(jì)的H橋逆變電路,已獲得了國(guó)家專(zhuān)利,為系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性提供了保障。
(4)完善的功率單元旁通技術(shù),已獲得了國(guó)家專(zhuān)利,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
(5)控制部分采用高性能的DSP和FPGA芯片,使得控制系統(tǒng)的性能大大提高,實(shí)現(xiàn)恒定V/F和恒轉(zhuǎn)矩控制,提升特性可任意設(shè)定,滿足各種機(jī)械啟動(dòng)及運(yùn)行的要求。
(6)優(yōu)秀的DSP軟件數(shù)學(xué)模型,使得系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和效率大大提高。
五、高壓變頻系統(tǒng)的設(shè)備組成
整套高壓傳動(dòng)變頻系統(tǒng)由變壓器柜、功率柜、控制柜以及可以選配的旁路開(kāi)關(guān)柜組成。
1、壓器柜內(nèi)裝一臺(tái)輸入變壓器,干式,付邊多繞組。輸出電壓有18個(gè)付邊三相繞組。這些付邊三相繞組分為三組,分別供給功率柜中三個(gè)相的功率單元。變壓器配有測(cè)量裝置,在繞組溫度超過(guò)警戒線時(shí)能報(bào)出變壓器過(guò)熱警告信號(hào)和變壓器過(guò)熱故障信號(hào),由主控器接收、處理。變壓器柜頂裝有通風(fēng)機(jī)以排走變壓器在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。
2、功率柜內(nèi)裝有18個(gè)功率單元,分屬三個(gè)相,即每相6個(gè)功率單元串聯(lián)。功率單元為一單相橋式變頻器,由輸入變壓器的付邊繞組供電,整流、濾波后由4個(gè)IGBT以PWM方法進(jìn)行控制,輸出可變頻、變壓的交流電,串聯(lián)疊加后可輸出0~50HZ、0~6KV的三相交流電,以驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。柜內(nèi)裝有輸出電壓和電流的檢測(cè)裝置,檢測(cè)到的信號(hào)送主控器處理。功率單元配有集中通風(fēng)風(fēng)機(jī),冷卻IGBT等半導(dǎo)體器件。來(lái)自主控器的控制信號(hào)和送往主控器的應(yīng)答信號(hào)都經(jīng)過(guò)光纜傳送,既有高的電隔離能力,又有高的抗電磁干擾性能。
3、控制柜內(nèi)裝有一臺(tái)主控器,它是雙DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)微機(jī)控制系統(tǒng),可以與彩色液晶觸摸屏、功率單元實(shí)現(xiàn)通訊。將來(lái)自功率單元的應(yīng)答信息經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào),予處理后送主控器集中處理。主控器根據(jù)控制命令、給定信號(hào)及運(yùn)行信息、應(yīng)答信息進(jìn)行運(yùn)行控制、狀態(tài)分析、故障診斷等運(yùn)算,檢測(cè)出故障后按故障性質(zhì)進(jìn)行故障處理,如封鎖系統(tǒng)、高壓跳閘等,并給出相應(yīng)故障信號(hào),還提供故障音響信號(hào)。從I/O接口可輸出運(yùn)行狀態(tài)(開(kāi)關(guān)量)及運(yùn)行參數(shù)(模擬量),用戶可根據(jù)需要選擇輸出量。CPU單元上備有PC機(jī)接口,通過(guò)在PC機(jī)運(yùn)行調(diào)試程序,可以以畫(huà)面形式進(jìn)行調(diào)試和診斷,并可同時(shí)顯示系統(tǒng)中五個(gè)變量的時(shí)間波形和數(shù)字量,是系統(tǒng)調(diào)試和診斷的良好工具。CPU單元上還備有通信接口(RS232),可以以通信方式從上位機(jī)取得控制命令和給定信號(hào),控制變頻器的運(yùn)行,并返回運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的有關(guān)信息,以供集中監(jiān)控。
4、旁路開(kāi)關(guān)柜裝有三只高壓斷路器、高壓帶電顯示器和按鈕等,變頻運(yùn)行方式時(shí), KM1斷開(kāi),KM2和KM3閉合;工頻運(yùn)行方式時(shí), KM1閉合, KM2及KM3斷開(kāi)。變頻故障時(shí)可自動(dòng)旁路至工頻運(yùn)行。
柜體尺寸:
從左至右依次為:變壓器柜、功率柜、控制柜,深度為1200mm??蛇x配的旁路柜寬度為900mm,高度及深度均和變頻裝置一致。
六、系統(tǒng)方案
1、改造前,采用高壓設(shè)備直接帶動(dòng)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的開(kāi)度來(lái)改變流量及出口壓力。方案圖為
2、改造后,采用變頻裝置對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),從而進(jìn)行調(diào)節(jié)流量及風(fēng)門(mén)出口壓力。同時(shí)帶有旁路系統(tǒng),當(dāng)變頻器故障是可以打到旁路運(yùn)行。方案圖為
改造后,原有電機(jī)不降額使用,原有高壓電纜可繼續(xù)使用。
第四部分:應(yīng)用高壓變頻調(diào)速之后將會(huì)產(chǎn)生的其它效果
提高輸入功率因數(shù):功率因數(shù)提高之后,避免由于功率因數(shù)過(guò)低造成的電網(wǎng)電壓降過(guò)大,可以降低電網(wǎng)的無(wú)功損耗和無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。
改善工藝:除塵風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速之后,風(fēng)機(jī)可以非常平滑穩(wěn)定的調(diào)整風(fēng)量,運(yùn)行人員可以自如的調(diào)控,除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)得到改善,提高運(yùn)行效率。
延長(zhǎng)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的使用壽命:由于除塵風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī),啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),啟動(dòng)電流大(約6~8倍額定電流),對(duì)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊力很大,嚴(yán)重影響其使用壽命。而采用變頻調(diào)速后,可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟制動(dòng),對(duì)電機(jī)幾乎不產(chǎn)生沖擊,可大大延長(zhǎng)機(jī)械的使用壽命。
減少風(fēng)門(mén)機(jī)械和風(fēng)機(jī)葉輪的磨損:安裝變頻調(diào)速后,風(fēng)機(jī)將會(huì)經(jīng)常工作在比原來(lái)定速時(shí)低很多的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,因此,將會(huì)大大減少風(fēng)機(jī)葉輪的磨損,減少風(fēng)機(jī)振動(dòng)。延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的大修周期,節(jié)省檢修費(fèi)用和時(shí)間。
便于實(shí)現(xiàn)除塵控制系統(tǒng)自動(dòng)化:除塵系統(tǒng)的的風(fēng)量經(jīng)常需要根據(jù)工藝的要求變化,在用擋板調(diào)節(jié)時(shí),存在風(fēng)門(mén)的開(kāi)度與流量不成比例的問(wèn)題,調(diào)整麻煩。同時(shí)如果經(jīng)常調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu),其磨損量會(huì)過(guò)大,風(fēng)門(mén)特性將發(fā)生變化,也將會(huì)出現(xiàn)非線性問(wèn)題。而變頻調(diào)速系統(tǒng)將會(huì)始終保持在0.01~0.1HZ頻率調(diào)整精度范圍內(nèi)工作,為實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)的自動(dòng)化創(chuàng)造優(yōu)越條件。
第五部分:結(jié)論
通過(guò)上述的分析計(jì)算可看到,石家莊鋼鐵有限公司煉鐵廠高爐出鐵除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、布袋除塵引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速改造,不論是從經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都是非常必要的也是完全可行的。
[b]附件1:
[/b]石家莊鋼鐵有限公司煉鐵廠S3布袋除塵風(fēng)機(jī)
工藝流程:
現(xiàn)場(chǎng)各塵點(diǎn)——吸塵罩——引風(fēng)支管——總管——布袋除塵器——引風(fēng)機(jī)——排風(fēng)管
電機(jī)參數(shù):
型號(hào):YKK5602-8 額定電壓:6KV
額定功率:710KW 額定電流:85.5A
額定轉(zhuǎn)速:742r/min 功率因數(shù):0.82
實(shí)際運(yùn)行電流:53A~60A 擋板開(kāi)度:75%
風(fēng)機(jī)參數(shù):
型號(hào):G4-73-11No25D
流量:440000m3/h 風(fēng)壓:4200Pa
除塵設(shè)備:
型號(hào):LFMD-14×390 處理風(fēng)量:420000m3/h
過(guò)濾速度:1~1.3m/min 排放濃度:80mg/Nm3
除塵效率:99% 設(shè)備阻力:980~1570Pa
對(duì)變頻裝置要求:
自動(dòng)旁路、有遠(yuǎn)控箱、無(wú)閉環(huán)
。
[b]附件2:
[/b]石家莊鋼鐵有限公司煉鐵廠高爐出鐵除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)
電機(jī)參數(shù):
型號(hào):Y5601-10 額定電壓:6KV
額定功率:710KW 額定電流:87A
額定轉(zhuǎn)速:580r/min
實(shí)際運(yùn)行電流:82A 擋板開(kāi)度:100%
風(fēng)機(jī)參數(shù):
型號(hào):Y4-73-No29.5F 流量:440000m3/h
運(yùn)行情況:
除塵風(fēng)機(jī)共帶有三臺(tái)高爐:1#、2#、3#,每臺(tái)高爐出鐵周期90min,除塵時(shí)間30min。運(yùn)行時(shí)不除塵、一臺(tái)爐除塵、二臺(tái)爐除塵、三臺(tái)爐除塵的情況都有,而不除塵的時(shí)間極少。
現(xiàn)運(yùn)行時(shí)擋板全開(kāi),運(yùn)行電流82A,不(出鐵)除塵時(shí)的電流60~65A。
對(duì)變頻裝置要求:
自動(dòng)旁路、有遠(yuǎn)控箱、無(wú)閉環(huán)。變頻運(yùn)行時(shí)不除塵、一臺(tái)爐除塵、二臺(tái)爐除塵、三臺(tái)爐除塵各運(yùn)行一個(gè)頻率,不除塵時(shí)最低,三臺(tái)爐除塵時(shí)最高。從每臺(tái)高爐處各取一個(gè)出鐵信號(hào)進(jìn)入變頻器。