高壓變頻器在西鋼轉爐除塵風機上的應用

一、引言

　　2008年7月，西鋼集團對120T轉爐二期工程高壓變頻器項目進行了公開招標，廣州智光電氣股份有限公司的ZINVERT變頻器中標。120T轉爐二期工程中，包括一次除塵、二次除塵和連鑄二冷及噴淋泵共四套高壓變頻裝置和三套手動旁路柜，本文詳細介紹ZINVERT在除塵風機上的應用效果。

二、電動機參數

　　2.1一次除塵電動機

　　型號：YBPT630-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：1250KW 防護等級：IP44

　　額定轉速：1486rpm 功率因數：0.87

　　額定電流：125.8A

　　負載類型：風機 2臺

　　2.2二次除塵電動機

　　型號：YKK500-6 工作電壓：6KV

　　額定功率：630KW 防護等級：IP44

　　額定轉速：993rpm 功率因數：0.84

　　額定電流：76.37A

　　負載類型：風機 1臺

　　2.3連鑄二冷及噴淋泵電動機

　　型號：Y400-4 工作電壓：6KV

　　額定功率：355KW 防護等級：IP44

　　額定轉速：2977rpm 功率因數：0.899

　　額定電流：32.2A

三、變頻設備

　　3.1高壓變頻調速產品原理

　　ZINVERT系列只能高壓變頻調速系統采用功率單元串聯技術，直接輸出3KV、6KV、10KV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。采用功率單元串聯解決了器件耐壓問題，同時同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進行疊加，提高輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt;通過電流多重化技術降低輸入側諧波，減小對電網的諧波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA為核心，配合數據采集、單元控制和光纖通信回路以及內置的PLC構成系統控制部分。

　　ZINVERT系列智能高壓變頻調速成套系統整體結構上由旁路柜、移相變壓器柜、功率單元柜及控制柜組成。

　　采用功率單元堆波技術，將多個功率單元的輸出電壓串聯疊加直接形成高壓，見圖6。因為各功率單元的輸出電壓波形在疊加前已經過移相處理，所以疊加后的輸出波形質量好，不存在諧波引起的電動機附加發熱和轉矩脈動等。

四、一次接線及二次保護

　　當K1、K2分，K3合時，系統運行在工頻狀態，斷路器保護配置為電動機保護，ZINVERT系統的控制系統配置過流、過壓、欠壓、失速、過負荷等保護。

　　當K1、K2合，K3分時，系統運行在變頻狀態，因為變頻輸入側為整流移相變壓器，因此斷路器保護配置為變壓器保護，ZINVERT系統的變壓器配置溫控保護，配置缺相、過壓、過流、速斷、過負荷保護。

五、ZINVERT型智能高壓變頻調速成套系統的技術特點

　　1、功率因數高、諧波污染小、體積小、效率高

　　2、抗電壓波動能力更強，掉電自動恢復功能

　　3、專有核心“STT”技術，旋轉負載直接啟動

　　4、主回路專利技術與三重保護功能的高壓輸出突發短路“SCP”防護技術

　　5、允許掉電時間最長（60秒）的高壓變頻調速系統，掉電恢復后無沖擊啟動

　　6、多回路供電技術，無電源敏感性

　　7、高可靠性EMC設計，超級看門狗技術保證系統運行穩定性

　　8、采用預充電電路，保護器件、工變頻進線開關保護無需變化

　　9、系統無高壓可調式控制功能，具有單元直流電壓與電容老化檢測功能

　　10、加、減速自適應功能使ZINVERT成為相同容量配置的加減速最快的國產高壓變頻器

　　11、完整的工頻/變頻自動互切技術

　　12、完整的保護配置功能與專業微機保護技術

　　13、獨特結構設計，散熱效果好，設備環境適應能力強

六、高壓變頻器的應用與分析

　　多年多例證明，風機變頻調速遠比工頻運行風門調節具有諸多的優點。

　　1、 全年長時間無故障連續運轉，除去檢修、停產設備停機，提高設備作業率。

　　2、 變頻器具有完善的多項保護功能，確保電動機正常運轉。

　　3、 根據轉爐冶煉三個周期中煙塵量的大小通過變頻調速，環保節能。

　　4、 減少機械設備維護

　　5、 節能效果

　　比照工頻調節風門，年運行時間為8400小時，四檔調速分別人額定轉速的100%、85%、60%、30%，運行時間比例為25%、25%、15%、35%.已知風量與轉速成正比，風壓與轉速平方成正比，軸功率與轉速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ——-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ——-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ——-⑶

　　一次除塵風機功率1250KW，額定轉速rpm，功率因數0.87，風機有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%時P100%=1087.5KW

　　85%時 P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%時 P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%時 P30=1087.5＊0.027=29.3625

　　功率平均值P=1087.5＊25%+667.725＊25%+234.9＊15%+29.3625＊35%=484.32KW

　　節電比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 電費單價0.52元/度

　　全年節點費用為1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除塵風機功率630KW，額定轉速rpm，功率因數，相同的算法可得全年節電費用1281983元。兩臺風機全年節約電費2634460+1281983=3916443元，即全年僅電費一項可節約390萬元。

七、結束語

　　ZINVERT在西鋼一煉鋼廠120噸轉爐二期工程除塵風機上的應用是成功的，節能效果顯著，同時節省大量的人力物力，減輕了維修人員的勞動強度，社會效益顯著，高壓變頻器必將在更廣泛的領域得到應用與推廣。