安世敏　許廣路

摘要：河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司三煉鋼廠轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水系統(tǒng)采用變頻器進(jìn)行水泵電機(jī)調(diào)速。變頻器投入使用后，表現(xiàn)出良好的工藝性能，滿足了工藝條件，提高了生產(chǎn)效率，保證了設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時(shí)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水系統(tǒng)；變頻調(diào)速控制；自動(dòng)切換；調(diào)速節(jié)能

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）06-0038-02

河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司三煉鋼廠目前共有四座120T轉(zhuǎn)爐，其中1#、2#轉(zhuǎn)爐是從法國(guó)引進(jìn)的二手設(shè)備，3#轉(zhuǎn)爐是2000年三煉鋼二期新建設(shè)備，4#轉(zhuǎn)爐為2005年三煉鋼三期新建設(shè)備。每座轉(zhuǎn)爐有一套氧槍系統(tǒng)，每套氧槍系統(tǒng)有2臺(tái)氧槍水泵供水冷卻，四座轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水系統(tǒng)配置相同、運(yùn)行方式相同。2004年以前，1#－3#轉(zhuǎn)爐氧槍水泵的運(yùn)行方式為：長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，一開(kāi)一備，控制方式為常規(guī)的繼電器-接觸器常規(guī)控制。水泵長(zhǎng)期恒高速運(yùn)轉(zhuǎn)，存在著大量的電能浪費(fèi)、水資源浪費(fèi)以及設(shè)備的損耗，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)與國(guó)家、省市、集團(tuán)公司大力提倡的節(jié)能降耗的方針不適應(yīng)。隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的飛快發(fā)展，根據(jù)氧槍在吹煉的不同時(shí)期所需冷卻水流量的不同進(jìn)行變頻控制節(jié)能改造，已是勢(shì)在必行。

一、調(diào)速控制方案選擇

氧槍水泵的主要作用是為轉(zhuǎn)爐氧槍提供足夠的冷卻水進(jìn)行氧槍本體及其附屬設(shè)備冷卻。為了滿足鋼廠節(jié)能要求，氧槍冷卻水系統(tǒng)需要在氧槍吹煉期時(shí)高速運(yùn)行，非吹煉期低速運(yùn)行，變頻故障時(shí)自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行。在滿足生產(chǎn)工藝、保證氧槍設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，為了大幅度降低企業(yè)運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，需要氧槍水泵電機(jī)具有良好的調(diào)速性能。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法主要有電磁調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、變頻調(diào)速、變頻極對(duì)數(shù)調(diào)速等?，F(xiàn)將幾種常用調(diào)速裝置的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

通過(guò)表1調(diào)速裝置的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比可知，電磁調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、串級(jí)調(diào)速存在技術(shù)上的缺陷，達(dá)不到工廠節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高效率的要求，所以目前企業(yè)水泵調(diào)速改造中大多采用變頻器調(diào)速裝置。基于以上考慮，三煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水氧槍泵控制改造采用了變頻器調(diào)速裝置。

二、變頻器設(shè)計(jì)方案實(shí)施

轉(zhuǎn)爐氧槍是轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的“心臟”，氧槍冷卻水就是轉(zhuǎn)爐氧槍的“循環(huán)血液”。一旦氧槍泵不能正常工作，不但會(huì)影響生產(chǎn)造成損失，而且冷卻水流量低或故障將造成氧槍設(shè)備過(guò)熱燒損甚至發(fā)生爆裂、爆炸等惡性安全事故，這些對(duì)調(diào)速裝置方案和變頻器的穩(wěn)定性、可靠性提出了較高的要求。

基于氧槍冷卻水在氧槍吹煉的不同時(shí)期，其所需的流量是不相同的工作特點(diǎn)，對(duì)氧槍泵變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下：

1.要求變頻器具有高可靠性、長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)故障；調(diào)速范圍廣，效率高，邏輯控制能力強(qiáng)。

2.控制系統(tǒng)采用2×1拖2的運(yùn)行方式。即常規(guī)繼電器－接觸器常規(guī)控制系統(tǒng)可拖動(dòng)2臺(tái)水泵，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)可拖動(dòng)同樣的2臺(tái)水泵，正常運(yùn)行時(shí)，變頻系統(tǒng)工作，變頻系統(tǒng)故障后自動(dòng)切換到常規(guī)控制部分（旁路、工頻）。

3. 根據(jù)我廠氧槍在不同時(shí)期的用水情況，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，氧槍在吹煉時(shí)氧槍泵電機(jī)定在1350r/min（45Hz）速度運(yùn)行，非吹煉期轉(zhuǎn)速定在900r/min（30Hz）速度運(yùn)行時(shí)，可完全滿足工藝要求。

4.按水泵變頻控制理論，其軸輸出功率與轉(zhuǎn)速比的3次方成正比關(guān)系，在45Hz運(yùn)行，其功耗僅為全速功耗的0.729；在30Hz運(yùn)行時(shí)，其功耗僅為全速功耗的0.216。但實(shí)際運(yùn)行中，考慮到各種損耗其節(jié)能效果略低于3次方（特別是在低速區(qū)），經(jīng)過(guò)測(cè)算45Hz運(yùn)行時(shí)功耗約為全速是的75%，30Hz運(yùn)行時(shí)功耗約為全速時(shí)25%。我廠吹煉期與非吹煉期的時(shí)間比約為1:1。因此改造完成后，節(jié)能為原來(lái)的1/2。

三、變頻器運(yùn)行效果

1#－3#轉(zhuǎn)爐氧槍泵變頻改造于2004年8月完成并投入運(yùn)行，運(yùn)行至今狀態(tài)穩(wěn)定、效果極好。投入運(yùn)行4年來(lái)，氧槍泵變頻調(diào)速裝置表現(xiàn)出良好的工藝性能和設(shè)備性能，現(xiàn)總結(jié)如下：

1.滿足工藝要求，運(yùn)行穩(wěn)定，安全系數(shù)高；

2.節(jié)能效果顯著，大大降低噸鋼電耗，年節(jié)約量為50%左右；

3. 實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)、運(yùn)行、升速、降速，延長(zhǎng)電機(jī)、軸承壽命；

4.變頻器自我保護(hù)完善，靈敏；

5.先進(jìn)的、自動(dòng)的邏輯控制，可實(shí)現(xiàn)多種調(diào)速方式；

6.設(shè)計(jì)采用2×1拖2的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)了變頻系統(tǒng)故障后自動(dòng)切換到常規(guī)控制部分（旁路、工頻），保證了生產(chǎn)順行。

四、結(jié)語(yǔ)

1#～3#轉(zhuǎn)爐氧槍泵變頻調(diào)速系統(tǒng)于2004年投入運(yùn)行使用后，變頻調(diào)速控制系統(tǒng)表現(xiàn)性能好、運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)能降耗、方案完善等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率、滿足工藝要求，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2005年，在實(shí)施的三煉鋼廠4#轉(zhuǎn)爐工程的水泵控制中采用了該控制方式。