前言

      该项目新建三座1260M³的高炉，每座高炉年约出铁100万吨。根据环境要求，要对出高炉出铁口产生大量的烟尘进行收集，烟尘是抽风机通过风道把烟尘抽走的形式来进行收集。根据工艺要求，烟尘出现存在间隙性，电机托动风机也当相应做高低速调整，此工艺应用变频器对托动风机的电机进行控制。由于需进行多段速控制，对变频器的加、减速性能、动态响应速度以及变频器自身稳定性都存有严格要求。该项目三座高炉出铁除尘风机电机功率为1400KW，电压等级 10KV。根据设计要求，变频器放大一档。此现场选用了标配1600KW电机的10KV高压变频器，型号为HD90-J100/2000-DN，整机配套手动旁路系统；在此应用现场， 汇川技术高压变频器性能稳定、优异，功能强大，为生产要求及节能降耗提供了卓越的变频技术保障。

一、高炉工艺

   矿石和焦炭分批装入高炉内并在高炉内呈有规律的分层分布。鼓风在风口区域与焦炭和煤粉燃烧产生高温煤气，高温煤气在向高炉上部流动过程中将氧化铁还原成金属铁，使铁矿石实现Fe-O分离；煤气将携带的热量将铁和渣熔化并过热，实现铁与渣分离。分离后铁水呈液相状态，沸腾于炉体内，当达到一定量后，通过出铁口将铁水通过沟槽排出，倒入鱼雷状铁水罐车中，运往下一个冶炼工艺现场。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰粉与石灰石等熔剂结炼成炉渣，从出渣口排出。这一完整过程，称之为高炉炼铁工艺。

二、高炉出铁口除尘工艺

高炉出铁时，铁呈现液态，温度达1600℃左右。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，这些烟气往往含有大量的硫、磷、炭及其它化学元素，一方面对现场操作的工人的健康非常造成危害，另一方面对生态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，造成大量的烟气直接上升到了出铁场的屋顶，并从屋顶往外蔓延，严重影响环境，而且对现场操作人员的身体健康带来很大危害。无论是出于环境的保护，还是对现场操作工人的健康保护，都必须做除尘处理。

收集的方式是置烟罩于烟尘发散空间上方，风道下端连续烟罩。当烟尘出现时，用风机把烟台通过风道抽走，进行集中处理，以至于烟尘不会排放于大气中。高炉出铁口烟尘只有在高炉出铁时才会出现，即而需要除尘。当需要除尘时，托动电机转速加快，风量加大，尽快除尘。当出铁口堵住，高炉不再出铁时，即不需要除尘，这时电机转速降低，处于低耗能状态。根据除尘的工艺特点，对托动风机的电机要进行多段速变频控制能够实现高效率的节能。

三、高炉除尘汇川技术HD90高压变频器方案

   本方案选用汇川技术HD90系列高压变频器，控制风机托动电机。变频器设置两个段速，高速为45HZ，出尘时，风量加大，尽快除尘。当时出铁口堵住，无烟尘排出时，电机维护25HZ，保持工艺要求的最低功耗下低速运转。当从高速45HZ降至低速25HZ约需60秒，从25HZ升至45HZ约需79秒。

变频器实现三地控制，即分别为本机人机界面控制、现场端子控制、DCS通过PROFIBUS通讯传输程控制。安全性高，响应速度快，操作便捷，抗干拢能力强。

汇川HD90-J100/2000-DN高压变频器

四、参数设置

调试大概步骤如下：

1、断开电机侧开关，上高压电，查看HMI输入电压显示为10000±500V；设置F0-08 = 10.00，运行，使用示波器测试核心板上输入三相电压UR，US，UT和输出三相电压VU，VV，VW，确认输入输出电压相序正确（注：此处很重要！相序一定要确认正确。核心板上有对应电压测试点），查看HMI输出电压为2000±200V；

2、设置F0-08 = 30.00，运行，查看HMI输出电压为6000±600V；设置F0-08 = 50.00，运行，查看HMI输出电压为10000±1000V；

3、接入高压电机，空载运行。调整加速时间为12s，设置F0-17=12.0，F0-01=2（电压开环矢量控制方式），F0-08=10.00，FA-30=5.0（过流点5%，若报错，则过流保护正常，增加FA-30最大不超过100.0），运行，若无问题，逐渐增加F0-08至50.00，观察输入输出电流是否正确；

4、停机，准备带负载电机运行，调整加速时间为F0-17=80，降速时间为F0-08=100，频率设为10HZ运行，无问题逐渐加到50HZ。观察输入输出电流是否正确；

5，远控控制启停，给定频率。无问题调试完毕。

五、采用汇川技术系统解决方案优点

5.1直接效益

改造后，静态调试、空载调试、带负荷调试都达到了设计要求。对变频器在各种工况下进行了鉴定性测试。测试项目及结果是：

（1）功率因数测试：引风电机功率因数均在0.97以上；

（2）变频器效率测试：变频器效率在97%以上；

（3）变频器对公用电网的谐波影响测试：测试10KV电网系统总畸变率1.38%—1.85%，符合国家标准小于3%的规定；

（4）变频器频率范围和精度测试：变频器频率调节的范围0—50HZ，静态精度测试为0.01%—0.02%；

（5）变频器节电效果测试：不同负载下测试烧结风机总的节电率，变频运行与工频运行相比保守计算平均节电率为20%以上。可见，节能效果是非常显著的，特别是在长时间低负荷运行时，节电效果最佳更加显著。

5.2间接效益

采用变频调节，除了能够节约大量能耗外，还具有如下优点：

（1）将运行风机改用变频控制后，可彻底避免大功率电动机启动时的冲击力矩对电机的损坏。延长了电机和管道的检修周期，减轻了检修人员的维护工作量；

（2）提高了机组自动装置的稳定性，为机组的经济优化运行提供了可靠保证；

（3）风机的运行参数得到了改善，提高了运行效率。

（4）实现闭环自动控制后，提高了工作质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，节约管理费用。功率因数得以提高，可省去功率因数补偿装置；

（5）可实现空载软启动，启动峰值电流和时间大为减少，避免了因大启动电流造成的绝缘老化及由于较大电动力矩造成对电机的机械冲击，延长了电机的寿命，减少了对电机的维护工作量；

（6）节流装置全开，不仅达到了降耗节能的目的，同时还减小了管道系统的振动，使管道压力波动减小，延长了管道的使用寿命和检修周期及检修的工作量，使系统运行稳定性得到改善；

（7）节流装置全开，不参与流量调节，减少节流装置的维护工作量；

（8）变频调节性能优越，有利于实现分散控制系统改造，进一步提高系统的优化改造；采用变频调节，电动机转速降低使环境噪音影响得到大大改善。

结语：中国工业迅速发展，对能源的需求持续增长，热量排放不断加剧。而当前世界工业赖以需求的能源种类已非常有限，长期以来热量排放已经对环境造成严重影响，相互矛盾显得尤为突出，节能降耗是每一家工业企业都必须面对的现实。做为工业能耗大户的钢铁行业更是应该首当其冲节能降耗。此次该公司在新建的三座高炉上出铁除尘风机工艺上选配了汇川技术HD90系列高压变频器，一方面注重提高自动化程度，一方面注重节约能源。

汇川技术HD90高压变频器作为串联于高压电源及高压电机之间的自动控制设备，现场应用安全性强、性能稳定、功能齐全，有效的保障了出铁除尘风机安全、稳定运行，实现本机、现场、远程三地控制，提高了生产自动化控制程度及操作安全性，最关键的是对电机高效节约电能，为企业带来效益、为社会节省了宝贵的能源。