一、引言
小型高炉一般有一个出铁场，该出铁场设有一个出铁场除尘系统，除尘系统主要用于当高炉出铁时，由于高炉炮泥潮湿或高温的铁水会同空气发生剧烈的化学反应会产生大量的烟气，这些烟气一方面对现场操作的工人的健康很不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染，这些烟气主要产生在高炉的出铁口和出铁包位上方。高炉出铁口的烟气由于高炉炉内压力大，正常生产时的热风压力一般在260kPa，因此当出铁时烟气往外喷的较远，严重影响环境。由于河北武安铸业有限公司原先设计的除尘风机机采用直接启动方式，风机在工频运行风门开度为80%时，电机已经达到额定电流运行。通过变频器进行调节电机转速，此时风门可以全开，这样可以避免不必要的电能损耗，从而达到有效的节能的目的。
二、高炉除尘风机及主电机参数介绍
除尘风机主电机的技术参数如下：
电机型号：YKK4506-6
额定功率：400kW
额定电压：10000V
额定电流：30A
功率因数：0.83
三、高压变频调速系统改造方案：
（1）变频器采用科陆CL2700系列高压变频器，该变频器具有下述特点：
1、 采用高-高方式：输入采用移相变压器，单元串联方式直接高压输出;
2、 风冷设计：独特的风道设计，主要的散热器件都靠近或处于风道中，散热效果好，保证系统的过载能力;
3、 模块化设计：单元采用模块化设计，单元可任意互换，单元拆装方便，只需装卸7个螺丝。
4、 友好的人机界面：人机接口采用触摸屏，全中文界面，基于Windows操作平台，10.4英寸彩色液晶触摸屏，便于就地监控、设定参数、功能选择，调试操作简单，友好，显示内容丰富;
5、 可靠的设计：单元与控制部分的通讯采用光纤；外围的控制部件采用PLC；主回路采用全进口部件，IGBT采用Infineon产品，整流桥采用SanRex产品，滤波电容采用NCC产品，所有主回路器件按额定运行参数（或实际运行参数）的2倍选购，变压器按电机额定功率的1.2-1.5倍容量配置，配置底部散热风机和顶部散热风机；
6、 灵活的用户接口：接口方式可采用硬接线方式也可采用通讯方式。接口状态信息除系统设定外，提供由用户定义的输出接口（用户只需在人机界面进行设定对应的I/O输出的内容即可）；
7、 高效率，高功率因数：整机效率≥96%，功率因数≥0.95；
8、 抗电网电压波动能力强，当电网电压在－15%～＋15%范围内波动时，系统可以正常工作；功率单元在电压－35%～＋15%范围内变化时，都可以正常工作。
9、 先进的单元旁路技术：采用24V接触器控制半可控硅旁路执行机构，确保单元故障时能够迅速可靠的旁路，避免了因功率单元失电后旁路不能正常工作的情形；
10、中性点漂移技术：当某个功率单元出现故障时，可以自动监测故障并启动单元旁路功能，使得该单元不再投入运行，不用同时旁路故障单元的同一级其它两个功率单元，程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，系统能维持额定输出的95%以上，几乎对机组运行不产生任何影响。同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响,亦无需降额运行。
11、 控制回路双电源切换：一路来自用户供给控制电源，另一路来自高压输入隔离变压器，双回路自动切换保证在控制电源掉电后，设备无影响，同时配了容量1000VA的UPS电源，即使两路控制电源都出现故障的情况下，UPS仍可以为控制系统提供足够长的工作时间。
（2）系统结构特点
该改造除尘系统采用高压进线柜+旁路柜（刀闸柜）+移相变压器+变频器+电机的组合方式，旁路柜电气原理图如下所示：
当变频器出现故障时，可以工频旁路运行。变频器带电机可在变频器的操作屏及后台计算机两个地方控制，通过变频器操作屏上的就地/远程开关来进行切换，同时在两个地方都能在设备出现故障时进行急停操作，保护设备的安全。变频器不同运行频率的切换由高炉出铁信号来控制，从而实现了风机节能的目的。
（3）根据现场的除尘效果，经过一周多的跟踪分析，当一座高炉出铁时，变频器工作在40Hz时，效果较好，当有两座高炉出铁时，变频器工作在42Hz 时效果较好，当两座高炉都不出铁时，将变频器的频率设定在10Hz运行就可以了。
（4）节能效果分析
不使用变频器时电机电流为30A，功率因数为0.83，使用变频器后，当在42Hz运行时电流为18A，功率因数为0.95，当在40Hz 运行时，电流为15A，功率因数为0.95，当在10Hz 运行时，电流为9A，功率因数为0.95。一天中在42Hz的运行时间约为12小时，在40Hz 运行的时间约为2小时，在10Hz运行的时间约为10小时，在各种情况下的电耗计算：
24小时工频运行时的电耗:Q0=1.732×10×30×0.83×24=10350.432kWh
24小时变频运行时的电耗：Q1=1.732×10×18×0.95×12=3554 kWh
Q2=1.732×10×15×0.95×2=493.6 kWh
Q3=1.732×10×9×0.95×10= 1480.8kWh
Q4=Q1+Q2+Q3 =3554+493.6+1480.8=5528.4kWh
工频比变频每天多耗电为Q0-Q4=10350.432-5528.4=4822kWh
以年运行时间7920小时（约330天），电价0.6元/度计算，除尘风机上高压变频器后较工频运行，每年可节约电量159.13万度，每年节约电费为95.5万元，不到一年的时间就可以收回投资费用。
变频改造同时还产生了其他效果：
1）限制启动电流，减少启动的峰值功率损耗；
2）改善电网功率因数，变频器可使系统的功率因数保持在0.95%以上；
3）消除了电机因启动、停止对机械的冲击，延长使用寿命，减少维修；
4）可使电动机与风机直接相连接，不用其他改动费用；
5）电机和风机运转速度下降，润滑条件改善，传动装置的故障率下降；
四、结束语：
综合看来,高压变频调速系统的投入，对提高电能的使用效率，降低生产成本，保证除尘风机的安全运行以及生产工作自动化程度的提高有着积极、重要的作用。
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