時間:2013-01-14 10:09:03來源:深圳市阿爾法變頻技術(shù)
一、概述:
玉溪新興鋼鐵有限公司是昆鋼集團實施省倍增計劃,充分利用玉溪地區(qū)的資源優(yōu)勢在紅塔區(qū)易地擴建的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。公司于2005年3月15日建成投產(chǎn),主要產(chǎn)品有:方矩形連鑄坯、板坯、熱軋帶肋鋼筋、中寬帶等,產(chǎn)品暢銷云南、四川、重慶、廣東等市場。玉鋼在國家不斷完善市場經(jīng)濟體制、加快改革開放和西部大開發(fā)的大好形勢下,抓住機遇,加速發(fā)展,廣泛吸收國內(nèi)外優(yōu)秀鋼鐵企業(yè)的成功經(jīng)驗,優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu),大力推進技術(shù)進步、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等工作,使鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨合理,市場競爭力顯著增強,在現(xiàn)代化、集約化、高效化的工業(yè)進程中實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,為實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、為玉溪地區(qū)節(jié)能環(huán)保事業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展做出了較大的貢獻。其中變頻器應(yīng)用在60萬噸三段梁式鋼壞加熱爐上的風(fēng)機上,電機參數(shù)如下:
二、工作原理
中寬帶作業(yè)區(qū)采用三段梁式加熱爐,送風(fēng)量靠進風(fēng)閥調(diào)節(jié),鼓風(fēng)機設(shè)計為一用一備,24小時運行。
在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時,鼓風(fēng)機進風(fēng)閥開度為70~80%,送風(fēng)壓力保持在4.5kPa左右,確保爐膛加熱溫度。
在加熱熱鋼壞時鼓風(fēng)機進風(fēng)閥開度為50~60%,送風(fēng)壓力保持在4.5kPa左右,在加熱爐保溫時送風(fēng)量需求更少,進風(fēng)閥開度再相應(yīng)減小,送風(fēng)壓力保持在4.2kPa左右。
煤氣排煙和空氣排煙風(fēng)量靠進風(fēng)閥調(diào)節(jié)。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時,煤氣排煙風(fēng)機空氣排煙進風(fēng)閥開度為70~85%,在正常生產(chǎn)加熱熱鋼壞時,煤氣排煙風(fēng)機空氣排煙風(fēng)機進風(fēng)閥開度為50~60%,在加熱爐保溫時,則兩臺風(fēng)機進風(fēng)閥開度則為30%。
空氣排煙風(fēng)機煤氣排煙風(fēng)機進風(fēng)閥開度根據(jù)軋鋼速度軋鋼大小做調(diào)整保證爐膛內(nèi)溫度的均恒,兩者的排煙溫度控制在100℃以內(nèi),超180℃報警,加熱爐風(fēng)機工藝簡圖如下:
三、系統(tǒng)配置:
三段梁式加熱爐鼓風(fēng)機、煤氣引風(fēng)機、空氣引風(fēng)機,因電機和風(fēng)機選型是以加熱爐最大生產(chǎn)能力來選配的,由于實際生產(chǎn)能力沒有達到最大生產(chǎn)能力長期以來均通過調(diào)節(jié)閘門、增加管網(wǎng)流體阻力的方法來實現(xiàn)流量控制,故系統(tǒng)效率低、功耗大、電能浪費嚴重。
由于生產(chǎn)正常時要求持續(xù)、穩(wěn)定的供風(fēng),因此風(fēng)量、風(fēng)壓變化不大,此時可通過變頻器對風(fēng)機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)消除節(jié)流損失,同時提高風(fēng)機的運行效率,雖然由于電動機負載率的下降會使其運行效率降低,但因風(fēng)機運行功率的下降幅度很大,電動機的損耗也有所減少,最終使電動機運行功率大幅度下降,從而達到節(jié)電的目的。
1 變速調(diào)速原理: 按照電機學(xué)的基本原理,電機的轉(zhuǎn)速原理滿足如下關(guān)系式:
n=(1-s)60f/p
式中:P-電機極對數(shù)
F-電機運行頻率
S-轉(zhuǎn)差
從式中看出,電機的同步轉(zhuǎn)速N1正比于電機的運行頻率N,由于轉(zhuǎn)差S一般情況下比較小<0.05,電機的實際轉(zhuǎn)速N約等于電機的同步轉(zhuǎn)速N1,所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率F,就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。
而改變頻率必須改變供電電壓,由交流電機成產(chǎn)的電磁關(guān)系式:
E=4.44fwØ
式中:E-電機電動勢
f-定子頻率
w-繞組系數(shù)
Ø-氣隙主磁通
對異頻電機調(diào)速時,希望主磁通Ø恒定,就u/f曲線保持恒定,所以改變頻率時,供電電壓也跟著變化。
2 風(fēng)機調(diào)速節(jié)電原理:
由于風(fēng)機內(nèi)部流體的復(fù)雜性,單憑理論不能精確算出它們的性能。只能依靠流體力學(xué)中的相似理論,通過實驗和模擬手段來計算風(fēng)機的運行工況。把相似定律應(yīng)用于不同轉(zhuǎn)速運行的同一臺風(fēng)機時,就可得到下式:
當改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力(揚程)H、軸功率P的關(guān)系為:
從上式可以看出,流量與轉(zhuǎn)速成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比,所以降低轉(zhuǎn)速可以大幅度減少耗電量。風(fēng)機的節(jié)電原理就是用調(diào)速裝置來代替風(fēng)門調(diào)節(jié)流量,減少節(jié)流損失,節(jié)約電能。風(fēng)機是用來傳送氣體的機械設(shè)備,風(fēng)機是把電動機的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機械,它們的啟動力矩都較小,負載輕,具有很大節(jié)能潛力。
3 改造方案:
加熱爐鼓風(fēng)機目前的控制方式主要根據(jù)加熱爐助燃風(fēng)量的需求,空氣引風(fēng)機、煤氣引風(fēng)機主要根據(jù)引風(fēng)溫度和爐膛溫度通過調(diào)整閥門開度來實現(xiàn)。由于助燃鼓風(fēng)機和引風(fēng)機工藝較為簡單,沒有必要做閉環(huán)控制,改造方案考慮在采用變頻器后保持進風(fēng)閥全開,根據(jù)生產(chǎn)需要人工操作調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時隨意改變引風(fēng)量,以適應(yīng)的變化,保持風(fēng)機的正常經(jīng)濟運行,達到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的。
此外,為了保證系統(tǒng)的可靠性,鼓風(fēng)機引風(fēng)機現(xiàn)有的控制設(shè)備和運行方式仍將保留,控制回路上設(shè)計工頻/變頻運行切換選擇,工/變頻選擇由人工切換操作,實現(xiàn)助燃離心風(fēng)機在工頻或變頻運行。因加熱爐鼓風(fēng)機為一用一備,變頻改造采用一拖二變頻控制方式,設(shè)置1#、2#風(fēng)機手動切換功能。
為降低值班工人勞動強度,改造后助燃鼓風(fēng)機、引風(fēng)機的啟/停、工/變切換、調(diào)速控制均采用集中和遠程兩地操作,沿用現(xiàn)有的PLC計算機控制系統(tǒng),利用現(xiàn)有的PLC模塊備用點,通過在燃控計算機控制系統(tǒng)修改程序增加鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的調(diào)速操作功能和變頻器輸出頻率、輸出電流顯示功能。
4接線圖:
四、改造收益:
以煤氣引風(fēng)機為例:
六、應(yīng)用變頻器產(chǎn)生的其它效果:
1 維護量減少
采用變頻調(diào)速后無論哪種工藝條件,隨時可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作,由于啟動緩慢及轉(zhuǎn)速的降低相應(yīng)地延長了許多零部件的壽命,同時極大地減輕了對管道的沖擊,節(jié)約大量的維護費用。
2 減少了對電網(wǎng)的沖擊
采用變頻器后系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動,電機啟動電流遠遠小于額定電流,啟動時間相應(yīng)延長,對電網(wǎng)無沖擊,減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷,有效地延長了電機的使用壽命。
3 改善了工作環(huán)境
在滿員了生產(chǎn)工藝要求下,通過降低了風(fēng)機的轉(zhuǎn)速降低了風(fēng)機的燥聲,特別是在加熱爐換相時負載突變參生巨大燥音,通過變頻器的電流限幅功能降低負載突變時風(fēng)機的轉(zhuǎn)速,風(fēng)機燥聲降低相當明顯。大大改善了員工工作環(huán)境。
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