高压变频器在混铁炉除尘风机上的应用
北京利德华福电气技术有限公司 赵镇
摘要：本文着重介绍国产多电平高压变频器在邯郸钢铁集团一炼钢厂的应用情况，对其节电情况进行对比。结果表明，冶金行业采用国产高压变频器对除尘风机进行调速节能，具有投资省，见效快等特点。
关键词：多电平 高压变频器
Appilcation of High Voltage Large Power Inverters on
Remove-Dust Fans of Mix-Iron Boilers
Abstract: The application of multi-level high voltage inverter in Handan Steel Factory is showed in this paper, and the electricity power saving is presented too. The great Progress proved that the adoption of high voltage inverters to Remove-Dust Fans is effective and economical.
Key words: Multi-level High voltage inverters
邯郸钢铁集团一炼钢厂设置1#和2#两个混铁炉，每个混铁炉设有一个兑铁口和一个出铁口，混铁炉兑铁或出铁时，高温的铁水会同空气发生剧烈的化学反应，产生大量的烟气。一方面对现场操作的工人不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染。为改善现场环境，降低污染，需要对混铁炉的兑铁、出铁进行除尘改造。该除尘设施配置Y4-73№29.5F除尘风机一台（配套电机功率800kw），混铁炉除尘风机需要五种风量来适应混铁炉兑出铁工艺要求，为了提高风机的运行效率，节能降耗，必须对风机进行调速控制。东方工业环保有限公司负责该混铁炉项目总承包，在以前的类似除尘项目中，多采用液力耦合器进行调速。近几年随着高压变频技术的进步，高压变频器的性价比有很大幅度的提升，液力耦合器逐渐失去优势，最终无锡东方选购了北京利德华福电气技术有限公司生产的Harsvert-A系列高压变频器对风机进行调速控制。混铁炉除尘风机高压变频器于2003年4月份调试完毕投入运行，至今已稳定运行一年多。
一.除尘风机工艺要求
邯郸钢铁集团一炼钢1#和2#两个混铁炉，当混铁炉既不兑铁也不出铁时不需要风量；当混铁炉工作时，一个兑铁口兑铁需要风量35万m3/h；一个出铁口出铁需要风量15万m3/h；两台炉出铁口同时出铁需要风量30万m3/h；当一台混铁炉的兑铁口和出铁口同时兑铁出铁时需要风量50万m3/h。两个混铁炉兑铁口不能同时打开，只能有一个兑铁口打开，两个混铁炉出铁口可以同时打开。
兑铁：由一台125t天车完成，铁水罐分为70t和100t两种规格，每罐兑铁时间为4-6min；
出铁：按三台炼钢转炉同时生产20炉/班计算，单台混铁炉出铁30罐/班，每天三班，每班八小时，单罐出铁时间1-2min，两次出铁周期最短为8min，每班出铁累计时间30-60min。
A到B为既不兑铁也不出铁时间；
B到D为一个出铁口出铁时间，其中B到C为风机升速时间；
D到F为两个出铁口出铁时间，其中D到E为风机升速时间；
F到H为一个兑铁口兑铁时间，其中F到G为风机升速时间；
H到J为一个兑铁口兑铁、一个出铁口出铁时间，其中H到I为风机升速时间；风机升速时可以根据需要跨越任一升速点；
J点风机开始减速。
J到L为一个兑铁口兑铁、一个出铁口出铁转换为一个兑铁口兑铁时间，其中J到K为风机减速时间；
L到N为一个兑铁口兑铁转换为两个出铁口出铁时间，其中L到M为风机减速时间；
N到P为两个出铁口出铁转换为一个出铁口出铁时间，其中N到O为风机减速时间；
P到R为一个出铁口出铁转换为既不出铁也不兑铁时间，其中P到Q为风机减速时间；
Q到R为既不兑铁也不出铁时间。
二.调速要求
为简化控制逻辑，现场直接根据出铁口、兑铁口的开关状态来控制变频器的转速，变频器预设5个速度点，根据现场所需风量不同自动调节电机转速。
变频器内置PLC和中文的人机界面给现场调试工作带来很大便利，调试周期大大缩短。各种参数设置十分方便，根据现场烟气的多少，可以及时调整各速度段点的风量，除尘改造后，现场条件大为改善。
三.节能计算
根据变频器的运行记录，统计风机在一天中各速度段的运行时间，得到如下运行数据：
各速度段变频器的输入功率为：
P1＝1.732×6×5.8×0.8=48.2kW
P2＝1.732×6×25.1×0.8=208.7kW
P3＝1.732×6×37.9×0.8=315.1kW
P4＝1.732×6×23.89×0.8=198.6kW
P5＝1.732×6×62.50×0.8=519.6kW
则使用变频器后一天风机所消耗的电能为：
48.2×3+208.7×7+315.1×4+198.6×7+519.6×3＝4694.9 kW·h
电价按0.4元计算，整个系统按照一年运行300天计算，则一年的电费为：
4694.9×0.4×300＝56.3388万元
如果不使用变频器，电机始终工频运行，则一年的电费为：
P＝1.732×6×76×0.8=631.8kW
631.8×24×300×0.4=182万元
节约电费约为：125.7万元
说明：以上计算仅为初步的理论计算，变频器节能情况是根据试运行时的数据计算，与具体运行情况存在偏差。
四.应用高压变频调速系统产生的其他效果
改善了工艺。投入变频器后除尘风机可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控，除尘风机运行参数得到了改善，提高了效率。
延长电机和风机的使用寿命。一般除尘风机均为离心式风机，启动时间长，启动电流大（约6～8倍额定电流），对电机和风机的机械冲击力很大，严重影响其使用寿命。而采用变频调速后，可以实现软起动和软制动，对电机几乎不产生冲击，可大大延长机械的使用寿命。
减少阀门机械和风机叶轮的磨损。安装变频调速后，风机经常工作在比原来定速时低150转/分的转速下运行，因此，大大减少了风机叶轮的磨损，减少了风机振动。延长风机的大修周期，节省检修费用和时间。
便于实现除尘控制系统自动化。除尘系统的的风量经常需要根据工艺的要求变化，在过去用挡板调节时，存在执行机构的开度与流量的关系曲线的线形问题。往往由于执行机构的磨损量过大，阀门特性发生变化，出现非线形问题，致使调节过程失误，自动控制系统无法正常工作。而变频调速始终保持在线形高精度0.1～0.01HZ的范围内工作，为实现除尘系统的自动化创造优越条件。
五.调试经验总结：
1、 变频器同现场设备的接口要主要抗干扰问题。变频器受除尘系统的PLC控制，变频器提供的4路模拟输出2路进入控制柜上的仪表进行显示，2路进入PLC中参与各项保护。现场调试时发现，进入仪表的信号显示无误，而进入除尘系统PLC的信号却时有时无。现场测量PLC的模拟输出信号，一切正常。后来将除尘系统PLC可靠接地后问题解决。
2、 主要干式变压器的合闸涌流。HARSVERT-A系列高压变频器采用单元串联多电平技术，前端设有一台干式变压器。在邯钢项目中使用的干式变压器为F级绝缘的环氧浇注变压器，按变压器的使用说明书，合闸涌流应在6倍以内。变频器上级的高压开关的速断保护按照7倍整定，但给变频器送电时有时正常，有时高压开关的速断保护动作造成无法正常送电。后来将速断保护的定值由7倍增加到11倍，问题才得到解决。
六、结束语：
利德华福从1999年开始进入高压变频器领域，至今已有5个年头了，目前近200台的应用业绩，也可算走出了国产高压变频器大规模应用的一小步。在冶金行业的应用达到30多台，为冶金行业的节能环保做出了自己的贡献。我们认为目前高压变频器正逐步取代液力耦合器的传统应用领域，随着高压变频器的大规模应用，性价比不断提高，最终变频器将会取代液力耦合器而成为电机调速的最佳选择。
参考文献：
1、《高压变频调速系统 HARSVERT-A系列技术手册》
2、《HARSVERT-A高压变频器现场调试大纲》
3、《HARSVERT-A高压变频器邯钢调试报告》
北京利德华福电气技术有限公司 赵镇
摘要：本文着重介绍国产多电平高压变频器在邯郸钢铁集团一炼钢厂的应用情况，对其节电情况进行对比。结果表明，冶金行业采用国产高压变频器对除尘风机进行调速节能，具有投资省，见效快等特点。
关键词：多电平 高压变频器
Appilcation of High Voltage Large Power Inverters on
Remove-Dust Fans of Mix-Iron Boilers
Abstract: The application of multi-level high voltage inverter in Handan Steel Factory is showed in this paper, and the electricity power saving is presented too. The great Progress proved that the adoption of high voltage inverters to Remove-Dust Fans is effective and economical.
Key words: Multi-level High voltage inverters
邯郸钢铁集团一炼钢厂设置1#和2#两个混铁炉，每个混铁炉设有一个兑铁口和一个出铁口，混铁炉兑铁或出铁时，高温的铁水会同空气发生剧烈的化学反应，产生大量的烟气。一方面对现场操作的工人不利，另一方面也对环境造成了巨大的污染。为改善现场环境，降低污染，需要对混铁炉的兑铁、出铁进行除尘改造。该除尘设施配置Y4-73№29.5F除尘风机一台（配套电机功率800kw），混铁炉除尘风机需要五种风量来适应混铁炉兑出铁工艺要求，为了提高风机的运行效率，节能降耗，必须对风机进行调速控制。东方工业环保有限公司负责该混铁炉项目总承包，在以前的类似除尘项目中，多采用液力耦合器进行调速。近几年随着高压变频技术的进步，高压变频器的性价比有很大幅度的提升，液力耦合器逐渐失去优势，最终无锡东方选购了北京利德华福电气技术有限公司生产的Harsvert-A系列高压变频器对风机进行调速控制。混铁炉除尘风机高压变频器于2003年4月份调试完毕投入运行，至今已稳定运行一年多。
一.除尘风机工艺要求
邯郸钢铁集团一炼钢1#和2#两个混铁炉，当混铁炉既不兑铁也不出铁时不需要风量；当混铁炉工作时，一个兑铁口兑铁需要风量35万m3/h；一个出铁口出铁需要风量15万m3/h；两台炉出铁口同时出铁需要风量30万m3/h；当一台混铁炉的兑铁口和出铁口同时兑铁出铁时需要风量50万m3/h。两个混铁炉兑铁口不能同时打开，只能有一个兑铁口打开，两个混铁炉出铁口可以同时打开。
兑铁：由一台125t天车完成，铁水罐分为70t和100t两种规格，每罐兑铁时间为4-6min；
出铁：按三台炼钢转炉同时生产20炉/班计算，单台混铁炉出铁30罐/班，每天三班，每班八小时，单罐出铁时间1-2min，两次出铁周期最短为8min，每班出铁累计时间30-60min。
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B到D为一个出铁口出铁时间，其中B到C为风机升速时间；
D到F为两个出铁口出铁时间，其中D到E为风机升速时间；
F到H为一个兑铁口兑铁时间，其中F到G为风机升速时间；
H到J为一个兑铁口兑铁、一个出铁口出铁时间，其中H到I为风机升速时间；风机升速时可以根据需要跨越任一升速点；
J点风机开始减速。
J到L为一个兑铁口兑铁、一个出铁口出铁转换为一个兑铁口兑铁时间，其中J到K为风机减速时间；
L到N为一个兑铁口兑铁转换为两个出铁口出铁时间，其中L到M为风机减速时间；
N到P为两个出铁口出铁转换为一个出铁口出铁时间，其中N到O为风机减速时间；
P到R为一个出铁口出铁转换为既不出铁也不兑铁时间，其中P到Q为风机减速时间；
Q到R为既不兑铁也不出铁时间。
二.调速要求
为简化控制逻辑，现场直接根据出铁口、兑铁口的开关状态来控制变频器的转速，变频器预设5个速度点，根据现场所需风量不同自动调节电机转速。
| 速度点 | 调速比例 | 风量 | 运行情况 |
| 1 | 20％ | 10m3/h | 既不兑铁，也不出铁 |
| 2 | 30％ | 15万m3/h | 一个出铁口出铁 |
| 3 | 60％ | 30m3/h | 两个出铁口出铁 |
| 4 | 70％ | 35m3/h | 一个兑铁口兑铁 |
| 5 | 100％ | 50m3/h | 两台混铁炉一个兑铁，一个出铁 |
变频器内置PLC和中文的人机界面给现场调试工作带来很大便利，调试周期大大缩短。各种参数设置十分方便，根据现场烟气的多少，可以及时调整各速度段点的风量，除尘改造后，现场条件大为改善。
三.节能计算
根据变频器的运行记录，统计风机在一天中各速度段的运行时间，得到如下运行数据：
各速度段变频器的输入功率为：
P1＝1.732×6×5.8×0.8=48.2kW
P2＝1.732×6×25.1×0.8=208.7kW
P3＝1.732×6×37.9×0.8=315.1kW
P4＝1.732×6×23.89×0.8=198.6kW
P5＝1.732×6×62.50×0.8=519.6kW
则使用变频器后一天风机所消耗的电能为：
48.2×3+208.7×7+315.1×4+198.6×7+519.6×3＝4694.9 kW·h
电价按0.4元计算，整个系统按照一年运行300天计算，则一年的电费为：
4694.9×0.4×300＝56.3388万元
如果不使用变频器，电机始终工频运行，则一年的电费为：
P＝1.732×6×76×0.8=631.8kW
631.8×24×300×0.4=182万元
节约电费约为：125.7万元
说明：以上计算仅为初步的理论计算，变频器节能情况是根据试运行时的数据计算，与具体运行情况存在偏差。
四.应用高压变频调速系统产生的其他效果
改善了工艺。投入变频器后除尘风机可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控，除尘风机运行参数得到了改善，提高了效率。
延长电机和风机的使用寿命。一般除尘风机均为离心式风机，启动时间长，启动电流大（约6～8倍额定电流），对电机和风机的机械冲击力很大，严重影响其使用寿命。而采用变频调速后，可以实现软起动和软制动，对电机几乎不产生冲击，可大大延长机械的使用寿命。
减少阀门机械和风机叶轮的磨损。安装变频调速后，风机经常工作在比原来定速时低150转/分的转速下运行，因此，大大减少了风机叶轮的磨损，减少了风机振动。延长风机的大修周期，节省检修费用和时间。
便于实现除尘控制系统自动化。除尘系统的的风量经常需要根据工艺的要求变化，在过去用挡板调节时，存在执行机构的开度与流量的关系曲线的线形问题。往往由于执行机构的磨损量过大，阀门特性发生变化，出现非线形问题，致使调节过程失误，自动控制系统无法正常工作。而变频调速始终保持在线形高精度0.1～0.01HZ的范围内工作，为实现除尘系统的自动化创造优越条件。
五.调试经验总结：
1、 变频器同现场设备的接口要主要抗干扰问题。变频器受除尘系统的PLC控制，变频器提供的4路模拟输出2路进入控制柜上的仪表进行显示，2路进入PLC中参与各项保护。现场调试时发现，进入仪表的信号显示无误，而进入除尘系统PLC的信号却时有时无。现场测量PLC的模拟输出信号，一切正常。后来将除尘系统PLC可靠接地后问题解决。
2、 主要干式变压器的合闸涌流。HARSVERT-A系列高压变频器采用单元串联多电平技术，前端设有一台干式变压器。在邯钢项目中使用的干式变压器为F级绝缘的环氧浇注变压器，按变压器的使用说明书，合闸涌流应在6倍以内。变频器上级的高压开关的速断保护按照7倍整定，但给变频器送电时有时正常，有时高压开关的速断保护动作造成无法正常送电。后来将速断保护的定值由7倍增加到11倍，问题才得到解决。
六、结束语：
利德华福从1999年开始进入高压变频器领域，至今已有5个年头了，目前近200台的应用业绩，也可算走出了国产高压变频器大规模应用的一小步。在冶金行业的应用达到30多台，为冶金行业的节能环保做出了自己的贡献。我们认为目前高压变频器正逐步取代液力耦合器的传统应用领域，随着高压变频器的大规模应用，性价比不断提高，最终变频器将会取代液力耦合器而成为电机调速的最佳选择。
参考文献：
1、《高压变频调速系统 HARSVERT-A系列技术手册》
2、《HARSVERT-A高压变频器现场调试大纲》
3、《HARSVERT-A高压变频器邯钢调试报告》
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