高压变频器在干熄焦循环风机上的应用
摘要：河北钢铁集团唐钢制气厂干熄焦车间上循环风机应用的为北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT系列高压变频器，设备自投运以来运行稳定，可靠性高，对生产和节能效果非常明显，完全满足了干熄焦循环风机系统的生产和工艺要求。
摘要：河北钢铁集团唐钢制气厂干熄焦车间上循环风机应用的为北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT系列高压变频器，设备自投运以来运行稳定，可靠性高，对生产和节能效果非常明显，完全满足了干熄焦循环风机系统的生产和工艺要求。
一、干熄焦循环风机的工艺流程
河北钢铁集团唐钢炼焦制气厂1,2号干熄焦工程于2006年6月投产，干熄焦工程主要包括1座150吨/小时干熄焦装置本体，干熄焦锅炉系统，汽轮发电系统，除盐水站，干熄焦除尘系统等。干熄焦循环风机是干熄焦气体循环系统中的关键核心部分，循环风机为干熄焦各系统气体循环提供动力并根据工艺情况调节循环风机风量，控制排焦温度和锅炉入口温度。在干熄焦气体循环系统的设计中，循环风机的控制方式一般采用两种方式：一是通过调节循环风机的风门来调节风量，二是采用液力耦合器或变频器来调节风量。目前，国内的大部分新上的干熄焦系统循环风机都是采用变频调速的方式来控制风量。循环风机采用变频调速方式，可以更精确的调节循环风机的风量，更有利于锅炉系统的稳定运行。
二、循环风机高压变频器技术要求及设计方案：
循环风机是干熄焦系统的动力中枢，一旦循环风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全；另外，循环风机系统工作的环境比较恶劣，因此和循环风机配套的高压变频器调速系统，要求具有极高的可靠性和稳定。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：
（1）中文操作界面。
（2）具有高可靠性，长期运行无故障。
（3）具有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行。
（4）调速范围大，精度高。
（5）具有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。
（6）具有远程上位机监控功能。
变频器设计如下：
设备配置
系统旁路开关柜为一拖一手动旁路系统（用于变频/工频切换）
原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见下图）。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
为了实现变频器故障的保护，变频器对用户开关QF进行连锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求用户对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
循环风机是干熄焦系统的动力中枢，一旦循环风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场生产人员的人身安全；另外，循环风机系统工作的环境比较恶劣，因此和循环风机配套的高压变频器调速系统，要求具有极高的可靠性和稳定。基于以上工作特点，对变频调速系统的主要要求如下：
（1）中文操作界面。
（2）具有高可靠性，长期运行无故障。
（3）具有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行。
（4）调速范围大，精度高。
（5）具有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘振。
（6）具有远程上位机监控功能。
变频器设计如下：
设备配置
系统旁路开关柜为一拖一手动旁路系统（用于变频/工频切换）
原理是由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见下图）。要求QS2和QS3不能同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。
为了实现变频器故障的保护，变频器对用户开关QF进行连锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，要求用户对QF的合分闸电路进行适当改造。工频旁路时，变频器应允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。
三、设备运行情况
循环风机为2240kW,采用北京利德华福电机技术有限公司生产的高压变频器，设备型号为HARSVERT-A06/270，2009年7月正式投入使用，投入使用后与原来的风门调节有以下优点：
（1）运行稳定，安全可靠。自正式投产以来至今，连续无故障运行一年多，1,2号干熄焦系统的安全可靠生产提供了强有力的保障。HARSVERT-A变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。
（2）节能效果显著，大大降低了电耗。
（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机长期在共振点运行，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机、风机的使用寿命和维修周期，提高了风机的利用时率。
（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。
（5）变频器同现场信号无缝接口，满足生产的需要。变频器内置PLC，现场信号接入灵活。变频器自带转速和电流测定，可以为现场直接提供电机转速及电流指示。
（6）适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.6kV，变频器仍能正常运行。
四、节能分析
4.1节能原理
当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变风机的性能曲线，使风机的额定参数满足工艺要求，根据风机的相似定律，变速前后流量、压力、功率与转速之间关系为：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
Q1、H1、P1——风机在n1转速时的流量、压力、功率；
Q2、H2、P2——风机在n2转速时相似工况条件下的流量、压力、功率。
假如转速降低一半，即：n2/n1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。
循环风机为2240kW,采用北京利德华福电机技术有限公司生产的高压变频器，设备型号为HARSVERT-A06/270，2009年7月正式投入使用，投入使用后与原来的风门调节有以下优点：
（1）运行稳定，安全可靠。自正式投产以来至今，连续无故障运行一年多，1,2号干熄焦系统的安全可靠生产提供了强有力的保障。HARSVERT-A变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。
（2）节能效果显著，大大降低了电耗。
（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机长期在共振点运行，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机、风机的使用寿命和维修周期，提高了风机的利用时率。
（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。
（5）变频器同现场信号无缝接口，满足生产的需要。变频器内置PLC，现场信号接入灵活。变频器自带转速和电流测定，可以为现场直接提供电机转速及电流指示。
（6）适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.6kV，变频器仍能正常运行。
四、节能分析
4.1节能原理
当采用变频调速时，可以按需要升降电机转速，改变风机的性能曲线，使风机的额定参数满足工艺要求，根据风机的相似定律，变速前后流量、压力、功率与转速之间关系为：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2=(n1/n2)2
P1/P2=(n1/n2)3
Q1、H1、P1——风机在n1转速时的流量、压力、功率；
Q2、H2、P2——风机在n2转速时相似工况条件下的流量、压力、功率。
假如转速降低一半，即：n2/n1=1/2，则P2/P1=1/8，可见降低转速能大大降低轴功率达到节能的目的。
4.2实际测量比较
以下为2010.6.22至2010.9.20日三个月内没上变频与上变频后各参数的比较表：
1#干熄焦
五、总结
用高压变频器控制循环风机，提高了干熄焦系统自动化控制水平，大大改善了循环风机生产及现场环境，完全达到了生产工艺要求。PLC控制技术、远房上位机操作，使得集成自动化程度高，运行稳定，操作简单，节能高效明显等优点。循环风机高压变频器控制系统的成功应用，对于改善环境、减少干熄焦的吨焦耗电量，都具有很高的经济价值，值得推广。
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