黃良升+黃玖明+李翔

【摘 要】為解決柳鋼燒結廠球團礦冷卻風機工頻運行時浪費嚴重這一問題，采用高壓變頻器對冷卻風機進行改造。論文介紹了高壓變頻器在500kW/6kV冷卻風機節(jié)能改造中的應用，并取得了良好的運行效果和節(jié)能效果。

【Abstract】To solve the problem of serious waste of pellet cooling fan frequency operation in Liuzhou iron and steel company sintering plant， adopts high voltage frequency converter for the transformation of the cooling fan. This paper introduces the application of high voltage inverter in the energy saving transformation of the 500kW/6kV cooling fan， and obtains the good operation effect and energy saving effect.

【關鍵詞】冷卻風機；電動機；高壓變頻器；節(jié)能改造

【Keywords】cooling fan； motor； high voltage frequency converter； energy saving reform

【中圖分類號】TF345.4 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0137-02

1 改造現(xiàn)場設備

柳鋼燒結廠有4臺球團礦冷卻鼓風機，配備電機型號YKK450-6，400kW/6kV。風機變頻改造前使用高壓柜直接啟動，電機采用工頻運行，通過調節(jié)風機擋板開度滿足生產風量要求，當風量需求量較小時，大量的能量都被消耗在風門擋板上了，同時鼓風機送風壓力不穩(wěn)，影響了球團礦的冷卻效果。2015年大修技改項目中，對平時風門開度較小的1#、2#冷卻鼓風機應用變頻調速技術進行改造。

2 變頻調速的節(jié)能原理

變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60f（1-s）/p，（式中，n為轉速、f為輸入頻率、s為電機轉差率、p為電機磁極對數(shù)），變頻器通過改變電動機工作電源頻率f達到改變電機轉速的目的。異步電動機變頻調速具有調速范圍寬、平滑性較高、機械特性較硬的優(yōu)點，目前變頻調速已成為異步電動機最主要的調速方式，在很多領域都獲得了廣泛的應用。

根據流體力學相似定律：

Q1/Q2=n1/n2 輸出風量Q與轉速n成正比；

H1/H2=（n1/n2）2 輸出壓力H與轉速n2正比；

P1/P2=（n1/n2）3輸出軸功率P與轉速n3正比。

當風機風量需要改變時，如調節(jié)風門的開度，則會使大量電能白白消耗在擋板上，如采用變頻調速調節(jié)風量，可使軸功率隨風量的減小大幅度下降?？梢?，通過變頻對風機進行控制，不但節(jié)能而且大大提高了設備運行性能。

3 變頻調速改造方案

3.1 高壓變頻器的選型

我們選用2臺北京合康億盛科技有限公司研發(fā)的HIVERT—Y系列高壓變頻器，該變頻器已成功應用于鋼鐵、電力、水泥等行業(yè)，滿足現(xiàn)場電動機軟起及調速的要求。HIVERT系列高壓變頻器采用交-直-交直接高壓方式，變頻器主電路的開關元件為IGBT，采用功率單元串聯(lián)，疊波升壓，具有很高的可靠性。本次改造選用的2臺變頻器型號為HIVERT-Y06/061，具有15個功率單元，配置移相變壓器副邊繞組分5級，每級電壓為690V，相互間移相12°，構成30脈沖整流方式，此變頻器結構上分為控制柜、功率單元柜、變壓器柜、旁路柜。

3.2 主回路變頻改造

燒結廠球團礦1#、2#冷卻鼓風機變頻系統(tǒng)改造的主回路采用一拖一的方式，在原有的高壓斷路器與電動機之間串入高壓變頻器，同時每套變頻系統(tǒng)都設計一套工頻旁路，當變頻器出現(xiàn)故障需要停機檢修時，可以切換到工頻旁路開機，以保持風機連續(xù)運行[1]，不因變頻器故障而停機，提高系統(tǒng)的可靠性。當采用變頻器方式運行，6kV高壓電源經高壓斷路器QF送到變頻旁路柜，再經旁路柜的輸入刀閘QS1送到高壓變頻裝置，經過變頻調速后的輸出電源經過刀閘QS22送至電動機；當變頻器出現(xiàn)故障，采用工頻旁路運行方式，6kV電源經高壓斷路器QF到刀閘柜，再經旁路柜刀閘QS21直接啟動電動機。

3.3 風機控制系統(tǒng)改造

控制系統(tǒng)增加了變頻方式和旁路方式選擇切換開關，用于變頻和旁路運行的切換，增加了變頻方式啟動、停止控制系統(tǒng)，而旁路方式的啟動、停止采用原有的控制系統(tǒng)，保證風機的可靠連續(xù)運行[1]。操作方面，采用了三地控制方式，可在變頻器控制屏對控制方式進行選擇：

選擇本地控制：通過變頻器控制屏對變頻器進行啟停操作和頻率調節(jié)。

選擇上位控制：通過RS485通信接口與上位機連接，對變頻器進行啟停操作和頻率調節(jié)。

選擇遠程控制：通過I/O接口板與操作室控制柜硬接線控制，對其進行啟停操作和頻率調節(jié)。

4 改造節(jié)能效果

1#、2#冷卻鼓風機高壓變頻調速系統(tǒng)改造項目于2015年6月完成，變頻器器當月投入生產，至今運行正常。變頻器使用后，提高了電機的效率，功率因素在0.97以上，正常生產運行頻率都在40Hz以下，風機工作平穩(wěn)，電動機、風機軸磨損減少，延長了電動機、風機使用壽命。最明顯的節(jié)能體現(xiàn)在運行電流的變化上，當采用工頻運行時，風門開度為50%，電機全速運行，平均電流為25A。而采用變頻運行時，風門開度為100%，通過降低電機運行頻率，減小風機轉速而減小風量，減小運行電流，從而達到節(jié)電效果。通過跟蹤實際數(shù)據知道風機運行頻率保持在32Hz左右即可滿足生產需求，此時的運行電流為8A左右。表1記錄了1#、2#冷卻風機變頻改造后運行12個月的平均數(shù)據。

根據運行電流可以計算出工頻運行和變頻運行電機實際消耗的平均有功功率。

工頻運行實際消耗的平均有功功率P工=1.732 UI cosφη=1.732×6×25×0.87×0.9=203.4kW

0.9為系統(tǒng)功率因素調整系數(shù)，25為風機工頻運行時的平均電流。

1#冷卻風機變頻運行實際消耗的平均有功率P變1=1.732 UI1cosφη=1.732×6×7.4×0.97×0.98=73.1kW

2#冷卻風機變頻運行實際消耗的平均有功率P變2=1.732 UI2cosφη=1.732×6×8.2×0.97×0.98=81.0kW

按全年運行350天，每天運行24小時，每度電0.5元計算，1#冷卻風機全年節(jié)電費用計算如下：

（203.4kW-73.1kW）×24h×350×0.5元/kW·h=547358元。

2#冷卻風機全年節(jié)電費用計算如下：

（203.4kW-81.0kW）×24h×350×0.5元/kW·h=514080元。

這樣一年兩臺風機共節(jié)約100余萬元，節(jié)電效果非常明顯。

5 結語

通過一年來的實踐，采用HIVERT—Y系列高壓變頻器調速系統(tǒng)對風機風量進行控制，取代傳統(tǒng)的擋風板來控制風量，特別是低負荷時，可以取得相當顯著的節(jié)能效果。該變頻調速系統(tǒng)具有極高的調速精度，足以滿足調速工藝的需要。實踐證明該調速節(jié)能技術方案具有極大的優(yōu)越性和推廣性。

【參考文獻】

【1】李俊.高壓變頻器在循環(huán)風機節(jié)能改造中的應用[J].水泥，2015（04）：55-56.