高压变频器在除尘风机上的应用

王克亮 （济南钢铁股份有限公司炼钢厂，济南 250101)

高压变频器在除尘风机上的应用

王克亮 （济南钢铁股份有限公司炼钢厂，济南 250101)

介绍了高压变频器在除尘风机上的应用，分析了变频器的原理、控制及应用效果。实践证明高压变频器具有降低除尘风机的电耗、稳定可靠等优点，在除尘风机的应用方面具有明显的节能效果，在除尘系统中值得推广应用。

变频器 转炉 除尘风机 控制

1 引言

转炉炼钢产生的大量含尘高温烟气，需要利用专门除尘风机系统将此种烟气及时回收处理，这样既保证了生产安全，又有利于环保。在控制风机调速的几种方式中，高压变频器控制方式在降低系统能耗、提高效率方面效果显著。电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，加快了交流传动技术的飞速进步。变频调速以其优异可靠的调速、启动和制动性能以及高效率和节电效果，得到广泛应用。其这些优点被认为是最有发展前途的调速方式。2009年12月投产的济钢210 t转炉二次除尘系统使用东方日立DHVECTOL-DI004000/10型高压变频器来控制除尘风机，在降低能耗、提高效率方面发挥了重要作用。

2 210 t转炉二次除尘系统设备现状

在转炉炼钢过程中，转炉在兑铁水、投料、吹炼、出渣及出钢时产生的含尘高温烟气由转炉封闭罩捕集，同时还捕集料仓上料及投料、钢包热修、中包热修、精炼系统及RH系统产生的烟气。各路烟气汇总后，经袋式除尘器除尘后由风机经烟囱排入大气。由于各生产工艺产生的烟气量及产生烟气的时间不同，为提高烟气捕集率、适应冶炼工艺要求，在各烟气除尘管道上设调节阀，并与工艺设备联锁。系统组成有：各除尘点、除尘管道、袋式除尘器、风机、高压电动机、高压变频器、烟囱。DHVECTOL-DI004000/10型高压变频器很好地完成了生产工艺的设计要求，通过上位机操作高压变频器精确控制高压电动机精准运行，达到了节能减排的目的，见图1。

3 高压变频器概述

高压变频器是一种高效、节能、无电网污染的变频设备，适用于大型风机、泵类负载。使用高压变频器能大大降低能耗、提高设备功率因数、方便工艺操作、提高生产效率、提高系统的稳定性和可靠性，能延长设备的使用寿命、减少设备维护量，使高压变频器在节能领域应用前景远大。

图1 除尘系统主要设备图

我厂使用的该型高压变频器用于10 kV的变频调速三相异步电动机，将工频电源变换为频率、电压均连续可调的电源，可使电动机运行在最佳状态，保证设备安全可靠运行，系统稳定可靠，节能效果显著。

该变频器具有以下特点：使用高压场控大功率的IGBT功率模块，电压设计裕度大;输入谐波小、功率因数高;能提供多条启动曲线，启动时间可以根据实际情况自行设定，降低启动电流，保证电动机安全运行，延长高压电动机使用寿命，软启动可防止电流冲击电网;大幅降低高压电动机运行电流，节能显著;减少电动机及其负载的机械磨损，节省维护费用;采用高速光纤通讯系统连接高压主回路与主控系统，使得通讯系统更加稳定可靠;采用内置PID调节器，可实现闭环控制，内置UPS电源可提供30 min维持时间供电;变频器柜内置PLC系统，可接收和输出标准信号，满足现场需要，提供现场及远程操作模式;具备低压空载调试功能，使用更方便可靠;变频器还具有自诊断功能，并提供多种故障报警和保护，方便故障处理及维护。

4 系统组成及控制功能

变频装置由变频器柜、移相变压器柜、旁路柜组成，主回路原理图见图2。

变频器单元柜由27个功率单元组成，每9个功率单元串联组成一相，10 kV高压电源经移相变压器进入功率单元柜，经功率单元柜变换后，再输出三相交流10 kV高压来驱动高压电动机，见图3。

图2 主回路原理图

图3 10 kV9级变频器电路原理示意图

10 kVAC/50 Hz电源经转炉10 kV配电室高压柜高压开关QF1进入旁通柜，经隔离刀闸QS1、真空接触器KM1进入移相变压器柜，再入单元柜，经变频单元输出经真空接触器KM2、经隔离刀闸QS2驱动10 kVAC高压电机运行。

当变频运行过程中因故需要工频运行时，变频器收到变频切换工频指令，先自动切断真空接触器KM1和KM2，再合上真空接触器KM3，高压电机转到工频运行。

联锁条件：当隔离刀闸QS1、QS2断开时，真空接触器KM1、KM2不能闭合。真空接触器KM3和KM2联锁，KM3闭合后，KM2不能闭合;KM2闭合后，KM3不能闭合。真空接触器KM1和KM2联锁，KM1闭合后，KM2才能闭合。KM3和KM1没有联锁关系。变频器接口图见图4。

图4 变频器系统接口图

控制部分包括功率单元、主控系统/PLC、光纤通讯系统、显示及操作、外部接口等，主系统对外部接口、操作及显示、功率单元等之间接收实时信号或输出控制信号，主控与功率单元采用光纤通讯非常稳定可靠，主控板能够及时存储运行数据，实时传输控制信号及接收单元状态信息，具有人机界面功能，实现各种操作及显示功能。控制系统示意图见图5。

图5 控制系统示意图

可编程逻辑控制器及常规继电控制组成电控系统，运行稳定可靠、效率高，故障率少。实现给定、频率、电流与主控系统的数据交换，对控制系统状况、变频器本体的动作及状态信号进行监控或处理，实时提供设备运行状态和参数，根据给定及反馈控制变频器动态可靠运行。

5 节能及效益分析

当变频调节时，通过改变变频器给定频率来改变风机的转速以满足不同工况的需求，这时电动机消耗的能量将与电动机转速立方的关系下降，所以变频调速的节电效果显著。变频调速方式调速范围宽，线性度很好，其本身的损耗很低，因而无论在轻载还是满载运行都有很高的效率。

在工频及变频运行条件下节能分析:

工频：运行频率50 Hz，运行电流226.5 A，功率因数0.8。

变频：根据生产的不同工况，对除尘风机的运行要求不同，变频器的给定也在变化，由于除尘区域范围大，涉及6个不同工艺区域，每天大部分时间风机在高速运行，低速运行时间较短，按风机高速运行计算。高速运行频率40 Hz，运行电流140 A，功率因数0.97。

可看出风机在变频运行条件下，年节能效果显著。

6 结束语

转炉二次除尘风机使用高压变频器变频调速，实现了除尘风机的调速运行及高压电动机的软启动，在降低电动机运行电流、提高设备功率因数、满足不同工况的除尘要求上效果显著，达到了节能降耗减排的目的。同时工艺操作方便可靠，在保证设备运行环境的条件下，设备故障率很低，大幅减少了设备维护量。

[1]程胜先.高压变频调速在电弧炉除尘风机上的应用[M].南京：电力需求侧管理，2007（9)：43-44.

Application of High Voltage Frequency Converter to Dedusting Fan

Wang Keliang

The paper describes the application of high voltage frequency converter to dedusting fan and analyzes its principle,control and result.Practice showed high voltage frequency con-verter,with advantages of stability,reliability and low fan power consumption,gave remarkable energy saving effect in dedusing fan and was worthwhile to be promoted in dedusting system.

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（收稿 2011-04-06 责编 潘娜)

王克亮，工程师，山东省济南钢铁股份有限公司炼钢厂210作业区。