前言

該項目新建三座1260M³的高爐，每座高爐年約出鐵100萬噸。根據(jù)環(huán)境要求，要對出高爐出鐵口產(chǎn)生大量的煙塵進(jìn)行收集，煙塵是抽風(fēng)機(jī)通過風(fēng)道把煙塵抽走的形式來進(jìn)行收集。根據(jù)工藝要求，煙塵出現(xiàn)存在間隙性，電機(jī)托動風(fēng)機(jī)也當(dāng)相應(yīng)做高低速調(diào)整，此工藝應(yīng)用變頻器對托動風(fēng)機(jī)的電機(jī)進(jìn)行控制。由于需進(jìn)行多段速控制，對變頻器的加、減速性能、動態(tài)響應(yīng)速度以及變頻器自身穩(wěn)定性都存有嚴(yán)格要求。該項目三座高爐出鐵除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)功率為1400KW，電壓等級10KV。根據(jù)設(shè)計要求，變頻器放大一檔。此現(xiàn)場選用了標(biāo)配1600KW電機(jī)的10KV高壓變頻器，型號為HD90-J100/2000-DN，整機(jī)配套手動旁路系統(tǒng)；在此應(yīng)用現(xiàn)場， 匯川技術(shù)高壓變頻器性能穩(wěn)定、優(yōu)異，功能強(qiáng)大，為生產(chǎn)要求及節(jié)能降耗提供了卓越的變頻技術(shù)保障。

一、高爐工藝

   礦石和焦炭分批裝入高爐內(nèi)并在高爐內(nèi)呈有規(guī)律的分層分布。鼓風(fēng)在風(fēng)口區(qū)域與焦炭和煤粉燃燒產(chǎn)生高溫煤氣，高溫煤氣在向高爐上部流動過程中將氧化鐵還原成金屬鐵，使鐵礦石實現(xiàn)Fe-O分離；煤氣將攜帶的熱量將鐵和渣熔化并過熱，實現(xiàn)鐵與渣分離。分離后鐵水呈液相狀態(tài)，沸騰于爐體內(nèi)，當(dāng)達(dá)到一定量后，通過出鐵口將鐵水通過溝槽排出，倒入魚雷狀鐵水罐車中，運往下一個冶煉工藝現(xiàn)場。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰粉與石灰石等熔劑結(jié)煉成爐渣，從出渣口排出。這一完整過程，稱之為高爐煉鐵工藝。

二、高爐出鐵口除塵工藝

高爐出鐵時，鐵呈現(xiàn)液態(tài)，溫度達(dá)1600℃左右。高溫的鐵水會同空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生大量的煙氣，這些煙氣往往含有大量的硫、磷、炭及其它化學(xué)元素，一方面對現(xiàn)場操作的工人的健康非常造成危害，另一方面對生態(tài)環(huán)境造成了巨大的污染。這些煙氣主要產(chǎn)生在高爐的出鐵口和出鐵包位上方。高爐出鐵口的煙氣由于高爐爐內(nèi)壓力大，正常生產(chǎn)時的熱風(fēng)壓力一般在260KPa，因此當(dāng)出鐵時煙氣往外噴的較遠(yuǎn)，造成大量的煙氣直接上升到了出鐵場的屋頂，并從屋頂往外蔓延，嚴(yán)重影響環(huán)境，而且對現(xiàn)場操作人員的身體健康帶來很大危害。無論是出于環(huán)境的保護(hù)，還是對現(xiàn)場操作工人的健康保護(hù)，都必須做除塵處理。

收集的方式是置煙罩于煙塵發(fā)散空間上方，風(fēng)道下端連續(xù)煙罩。當(dāng)煙塵出現(xiàn)時，用風(fēng)機(jī)把煙臺通過風(fēng)道抽走，進(jìn)行集中處理，以至于煙塵不會排放于大氣中。高爐出鐵口煙塵只有在高爐出鐵時才會出現(xiàn)，即而需要除塵。當(dāng)需要除塵時，托動電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，風(fēng)量加大，盡快除塵。當(dāng)出鐵口堵住，高爐不再出鐵時，即不需要除塵，這時電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，處于低耗能狀態(tài)。根據(jù)除塵的工藝特點，對托動風(fēng)機(jī)的電機(jī)要進(jìn)行多段速變頻控制能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的節(jié)能。

三、高爐除塵匯川技術(shù)HD90高壓變頻器方案

   本方案選用匯川技術(shù)HD90系列高壓變頻器，控制風(fēng)機(jī)托動電機(jī)。變頻器設(shè)置兩個段速，高速為45HZ，出塵時，風(fēng)量加大，盡快除塵。當(dāng)時出鐵口堵住，無煙塵排出時，電機(jī)維護(hù)25HZ，保持工藝要求的最低功耗下低速運轉(zhuǎn)。當(dāng)從高速45HZ降至低速25HZ約需60秒，從25HZ升至45HZ約需79秒。

變頻器實現(xiàn)三地控制，即分別為本機(jī)人機(jī)界面控制、現(xiàn)場端子控制、DCS通過PROFIBUS通訊傳輸程控制。安全性高，響應(yīng)速度快，操作便捷，抗干攏能力強(qiáng)。

匯川HD90-J100/2000-DN高壓變頻器

四、參數(shù)設(shè)置

調(diào)試大概步驟如下：

1、斷開電機(jī)側(cè)開關(guān)，上高壓電，查看HMI輸入電壓顯示為10000±500V；設(shè)置F0-08 = 10.00，運行，使用示波器測試核心板上輸入三相電壓UR，US，UT和輸出三相電壓VU，VV，VW，確認(rèn)輸入輸出電壓相序正確（注：此處很重要！相序一定要確認(rèn)正確。核心板上有對應(yīng)電壓測試點），查看HMI輸出電壓為2000±200V；

2、設(shè)置F0-08 = 30.00，運行，查看HMI輸出電壓為6000±600V；設(shè)置F0-08 = 50.00，運行，查看HMI輸出電壓為10000±1000V；

3、接入高壓電機(jī)，空載運行。調(diào)整加速時間為12s，設(shè)置F0-17=12.0，F(xiàn)0-01=2（電壓開環(huán)矢量控制方式），F(xiàn)0-08=10.00，F(xiàn)A-30=5.0（過流點5%，若報錯，則過流保護(hù)正常，增加FA-30最大不超過100.0），運行，若無問題，逐漸增加F0-08至50.00，觀察輸入輸出電流是否正確；

4、停機(jī)，準(zhǔn)備帶負(fù)載電機(jī)運行，調(diào)整加速時間為F0-17=80，降速時間為F0-08=100，頻率設(shè)為10HZ運行，無問題逐漸加到50HZ。觀察輸入輸出電流是否正確；

5，遠(yuǎn)控控制啟停，給定頻率。無問題調(diào)試完畢。

五、采用匯川技術(shù)系統(tǒng)解決方案優(yōu)點

5.1直接效益

改造后，靜態(tài)調(diào)試、空載調(diào)試、帶負(fù)荷調(diào)試都達(dá)到了設(shè)計要求。對變頻器在各種工況下進(jìn)行了鑒定性測試。測試項目及結(jié)果是：

（1）功率因數(shù)測試：引風(fēng)電機(jī)功率因數(shù)均在0.97以上；

（2）變頻器效率測試：變頻器效率在97%以上；

（3）變頻器對公用電網(wǎng)的諧波影響測試：測試10KV電網(wǎng)系統(tǒng)總畸變率1.38%—1.85%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)小于3%的規(guī)定；

（4）變頻器頻率范圍和精度測試：變頻器頻率調(diào)節(jié)的范圍0—50HZ，靜態(tài)精度測試為0.01%—0.02%；

（5）變頻器節(jié)電效果測試：不同負(fù)載下測試燒結(jié)風(fēng)機(jī)總的節(jié)電率，變頻運行與工頻運行相比保守計算平均節(jié)電率為20%以上?？梢?，節(jié)能效果是非常顯著的，特別是在長時間低負(fù)荷運行時，節(jié)電效果最佳更加顯著。

5.2間接效益

采用變頻調(diào)節(jié)，除了能夠節(jié)約大量能耗外，還具有如下優(yōu)點：

（1）將運行風(fēng)機(jī)改用變頻控制后，可徹底避免大功率電動機(jī)啟動時的沖擊力矩對電機(jī)的損壞。延長了電機(jī)和管道的檢修周期，減輕了檢修人員的維護(hù)工作量；

（2）提高了機(jī)組自動裝置的穩(wěn)定性，為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行提供了可靠保證；

（3）風(fēng)機(jī)的運行參數(shù)得到了改善，提高了運行效率。

（4）實現(xiàn)閉環(huán)自動控制后，提高了工作質(zhì)量，減輕了勞動強(qiáng)度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。功率因數(shù)得以提高，可省去功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；

（5）可實現(xiàn)空載軟啟動，啟動峰值電流和時間大為減少，避免了因大啟動電流造成的絕緣老化及由于較大電動力矩造成對電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長了電機(jī)的壽命，減少了對電機(jī)的維護(hù)工作量；

（6）節(jié)流裝置全開，不僅達(dá)到了降耗節(jié)能的目的，同時還減小了管道系統(tǒng)的振動，使管道壓力波動減小，延長了管道的使用壽命和檢修周期及檢修的工作量，使系統(tǒng)運行穩(wěn)定性得到改善；

（7）節(jié)流裝置全開，不參與流量調(diào)節(jié)，減少節(jié)流裝置的維護(hù)工作量；

（8）變頻調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，有利于實現(xiàn)分散控制系統(tǒng)改造，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的優(yōu)化改造；采用變頻調(diào)節(jié)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低使環(huán)境噪音影響得到大大改善。

結(jié)語：中國工業(yè)迅速發(fā)展，對能源的需求持續(xù)增長，熱量排放不斷加劇。而當(dāng)前世界工業(yè)賴以需求的能源種類已非常有限，長期以來熱量排放已經(jīng)對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，相互矛盾顯得尤為突出，節(jié)能降耗是每一家工業(yè)企業(yè)都必須面對的現(xiàn)實。做為工業(yè)能耗大戶的鋼鐵行業(yè)更是應(yīng)該首當(dāng)其沖節(jié)能降耗。此次該公司在新建的三座高爐上出鐵除塵風(fēng)機(jī)工藝上選配了匯川技術(shù)HD90系列高壓變頻器，一方面注重提高自動化程度，一方面注重節(jié)約能源。

匯川技術(shù)HD90高壓變頻器作為串聯(lián)于高壓電源及高壓電機(jī)之間的自動控制設(shè)備，現(xiàn)場應(yīng)用安全性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、功能齊全，有效的保障了出鐵除塵風(fēng)機(jī)安全、穩(wěn)定運行，實現(xiàn)本機(jī)、現(xiàn)場、遠(yuǎn)程三地控制，提高了生產(chǎn)自動化控制程度及操作安全性，最關(guān)鍵的是對電機(jī)高效節(jié)約電能，為企業(yè)帶來效益、為社會節(jié)省了寶貴的能源。