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高压变频器在热风炉助燃风机上的使用

2014-04-14 10:48:50

  高压变频器在热风炉助燃风机上的使用
  The Application of High Voltage Inverter on a Hot Stove Combustion Fan

  山东新风光电子科技发展有限公司  陈续强 周玉兰 侯荣芳 李金平
  吉林建龙钢铁有限责任公司  王  岩
  Chen Xuqiang  Zhou Yulan  Hou Rongfang  Li Jinping  Wang Yan

  摘  要:为处理建龙集团炼铁厂热风炉助燃风机工频运转时华侈严峻这一成绩,接纳高压变频器对热风炉助燃风机停止革新。运转数据表白,热风炉助燃风机变频革新具有较高的经济效益和社会效益。
  关键词:热风炉 助燃风机 高压变频器 节能
  Abstract: In order to solve Jianlong Group ironworks hot stove combustion blower frequency operation, serious waste problem, high voltage inverter to transform the hot stove combustion blower. The running datas indicate that the hot air furnace combustion air blower frequency transformation of high economic and social benefits.
  Key words: Hot stove   Combustion fan  High voltage inverter  Energy
  1弁言
  变频调速手艺以其杰出的调速机能、明显的节电结果,改进装备的运转工况,提高体系的安全可靠性,耽误装备使用寿命等长处,成为当代电力传动手艺的一个发展方向。而经由过程调理风门、挡板开度的巨细来调解受控工具的办法,不只掌握精度遭到限定,并且还形成大量的能源华侈和装备消耗。跟着当今社会市场竞争不竭加剧,接纳变频调速手艺对这类负载停止革新,成为社会的潮水。
  2 革新现场装备
  吉林建龙集团炼铁厂1#、2#高炉别离有2个助燃风机,风机型号为:SFG17.5F-C5A,装备机电YKK500-4,800kW/10kV。风机革新前利用高压柜间接启动,机电采用工频运转,经由过程调理风机进风阀开度和放散阀开度满意工艺要求,风机进风阀开度在40%~60%,机电电流28~36A,大量的能量都被耗损在风门挡板上了,风机运转噪声大,机电低负载率,功率因数低。助燃风机送风压力不稳,影响了热风炉一般烧炉送风。因而助燃风机的革新势在必行。2012年技改项目中,热风炉助燃风机使用变频调速手艺停止革新,取得了较着结果。
  1#、2#高炉助燃风机型号不异,其装备参数如表1所示。

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  炼铁厂高炉助燃风机的感化是抽取大气中的氛围,引入热风炉中为其助燃烧炉,是包管高炉一般消费的主要装备。助燃风机凡是状况下按照消费需求对风量、氛围温度、热风放散量等目标停止掌握调理以顺应工艺要求和运转工况。常用的掌握手腕是调理风门、挡板开度的巨细来调解受控工具。如许,不管消费的需求巨细,风机都全速运转,而运转工况的变革则使得能量以风门、挡板的撙节丧失和热风放散丧失掉了。在生产过程中,不只掌握精度遭到限定,并且还形成大量的能源华侈和装备消耗。从而招致生产成本增长,装备使用寿命收缩,装备保护、维修用度居高不下。
  变频调速手艺的基本原理是按照机电转速与事情电源输入频次成反比的干系:n=60f(1-s)/p,(式中n、f、s、p别离暗示转速、输入频次、机电转差率、机电磁极对数);变频器经由过程改动电动机事情电源频次f到达改动机电转速的目标。
  异步电动机变频调速具有调速范畴宽、光滑性较高、机器特性较硬的长处,今朝变频调速已成为异步电动机最主要的调速方法,在许多范畴都得到了普遍的使用。
  按照流体力学类似定律: Q1/Q2=n1/n2 输出风量Q与转速n成反比;
  H1/H2=(n1/n2)2 输出压力H与转速n2反比;
  P1/P2=(n1/n2)3输出轴功率P与转速n3反比。
  当风机风量需求改动时,如调理风门的开度,则会使大量电能白白耗损在挡板上。如接纳变频调速调理风量,可使轴功率随风量的减小大幅度降落。可见,经由过程变频对风机停止掌握,不单节能并且大大提高了装备运转机能。以上公式为变频节能供给了充实的理论依据。
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  风景牌JD-BP38系列高压变频器以高速DSP为掌握焦点,接纳无速度矢量掌握手艺、功率单位串连多电平手艺,属高-高电压源型变频器,其谐波目标远小于IEE519-1992的谐波国家标准,输入功率因数高,输出波形质量好,没必要接纳输入谐波滤波器、功率因数抵偿安装和输出滤波器;不存在谐波惹起的机电附加发热和转矩脉动、乐音、输出dv/dt、共模电压等成绩,能够利用一般的异步电机。风景高压变频器被评为中国名牌产品。具体来说,风景高压变频器除具有普通一般变频器的机能外,还具有以下凸起特性:
  (1)接纳高速DSP作为中央处理器,运算速度更快,掌握更精准。
  (2)飞车启动功用。可以辨认机电的速度并在机电不停转的状况下间接起动。
  (3)完好的工频/变频主动互切手艺。如今的高压变频调速体系普通设置工频旁路切换柜,变频器发作毛病时能使高压机电转至工频运转,旁路切换有手动旁路和主动旁路切换两种型式,手动旁路需野生操纵,顺应于无备用安装或不重要的运转工况,主动旁路可在变频器发作毛病后间接主动转换至工频运转。新风光公司供给的主动旁路切换柜,不只可实现变频毛病状况下主动由变频转换至工频运转形态,还可实现在变频检验终了后由工频霎时转换至变频运转的功用,全部转换历程不会对用户装备的运转形成任何影响。
  (4)扭转中再启动功用。运转历程中高压瞬时掉电3s内规复,高压变频器不停机,高压规复后变频主动运转到掉电前的频次。
  (5)线电压主动平衡手艺(星点漂移手艺)。变频器某相有单位毛病后,为了使线电压均衡,传统的处置办法是将另外两相的电压也降至与毛病相不异的电压,而线电压主动平衡手艺经由过程调解相与相之间的夹角,在相电压输出最大且不相等的前提下包管最大的线电压平衡输出。
  (6)单位直流电压检测:及时显现检测体系的直流电压,从而实现输出电压的优化掌握,低落谐波含量,包管输出电压的精度,提拔体系掌握机能,并可使包管运转保护职员实现对功率单位运行状况的片面掌握。
  (7)单位内电解电容因采纳了公司专利技术,能够将其使用寿命提高1倍。
  (8)散热结构设计公道,单位串连多重化并联构造,IGBT接受的电压较低,能够有较宽的过压范畴(≥1.15Ue),装备可靠性更高。
  (9)具有突发相间短路庇护功用。假如因为装备缘故原由及其他缘故原由形成输出短路,此时假如变频器不具有相间短路庇护功用,将会招致重大事故。变频器在发作相似成绩时可以立刻封闭变频器输出,庇护装备不受损伤,制止变乱的发作。
  (10)限流功用:当变频器输出电流超越设定值,变频器将主动限定电流输出,制止变频器在加减速历程中或因负载忽然变革而惹起的过流庇护,最大限度削减停机次数。
  (11)毛病自复位功用:当变频器因为负载突变形成单位或是整机过电流庇护时,可主动复位,持续运转。
  5革新计划
  热风炉助燃风机今朝的掌握方法次要按照热风炉助燃风量的需求,经由过程高压变频器及时调解风机机电频次来实现调理风机运转工况。接纳变频器后连结进风阀全开,按照消费需求野生操纵调理风机转速。体系可随时随便改动送风量以顺应变革,连结风机的一般经济运转。
  经由过程今朝已有的DCS体系调理变频器频次转速来调理助燃风机风量。操纵DCS对变频器停止启动、停机、调速等掌握,并可在DCS上显现变频器的运转数据和当前形态,及时监控体系运转。操纵方面,有长途掌握和当地掌握两种掌握的方法,这两种掌握方法可提高体系的安全机能。变频器包罗一台内置的PLC,用于柜体内开关旌旗灯号的逻辑处置,以及与现场各类操纵旌旗灯号和形态旌旗灯号(如RS485)的和谐,而且能够按照用户的需求扩大掌握开关量,加强了体系的灵活性。操纵高压变频器按照实践需求对助燃风机停止变频运转,既包管和改进了工艺,又到达节能降耗的目标和结果。
  另外,为了包管体系的可靠性,助燃风机引风机现有的掌握装备和运转方法仍将保存,掌握回路上设想工频/变频运转切换挑选,工/变频挑选由野生切换操纵,实现助燃风机在工频或变频运转。
  6变频革新主回路
  炼铁厂1#、2#高炉热风炉4台助燃风机选用风景JD-BP38-800F高压变频器2台,变频器设置手动旁路柜,用于变频/工频切换。接纳“一拖二”变频掌握。
  1#高炉热风炉助燃风机2台,接纳一用一备。变频革新接纳2台助燃风机共用一套高压变频器,2#高炉热风炉2台助燃风机共用一套高压变频器。以1#高炉2台助燃风机为例阐明掌握历程。其一次体系接线图路如图1所示,经由过程切换高压断绝开关把高压变频器切换到要运转的风机上去。如图所示高压变频器能够拖动1#风机电动机实现变频运转,也能够经由过程切换拖动2#风机电动机实现变频运转。1#、2#风机电动机均具有工频旁路功用。

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  QF1和QF2别离为1#和2#助燃风机电源高压断路器;
  QS11和QS21别离为1#、2#助燃风机电源高压断绝开关;
  QS12、QS22、QS13、QS23为变频器旁路开关柜高压断绝开关;
  变频器为风景JD-BP38-800F高压变频器。
  高压变频器掌握机电为一拖二掌握,旁路开关柜用于工/变频切换。QS11和QS21为2个高压断绝开关,变频器运转时,要求QS11或QS21闭合。QS11、QS12闭合,QS21、QS22断开,QS13断开,1#风机变频运转;QS12断开,QS13闭合1#风机工频运转;QS21、QS22闭合,QS11、QS12断开,QS23断开,2#风机变频运转;QS22断开,QS23闭合,2#风机工频运转;此中,QS12与QS13、QS22电气互锁,QS22与QS23、QS12电气互锁;QS11、QS21电气互锁;将掌握柜“远控/本控”开关打至“远控”位置,将响应风机断路器“当场/远方”开关打至“远方”位置,可实现风机的远控操纵。
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  热风炉助燃风机变频革新后,两套高压变频器2012年11月份一次性投入消费,至今运转一般。颠末厂节能服务中心测试,体系到达了预期的结果。风机装备实现了软起动,机电电流有较着降落,低落了风机运转噪声,改进了装备的运转工况。
  1#高炉助燃风机供3台热风炉送风,接纳一用一备。2#高炉情况与1#高炉不异。按照高炉工艺要求,3座热风炉接纳两烧一送,约2小时换炉一次,风门开度60%,换炉操纵工夫约10min,双烧工夫约占80%,单烧工夫约占20%,工频双烧时,机电电流36A,风机耗损功率为511kW;单烧时,机电电流28A,风机耗损功率为392kW,大量盈余氛围排空,华侈严峻。
  工频每小时耗损功率为:
  P工=80%×511kW+20%×392kW=408.8 kW +78.4 kW =487.2kW。
  革新后,两座热风炉同时烧炉时与单座热风炉烧炉时,助燃风机运转数据记载如表2所示。

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  变频每小时耗损功率为:
  P变=80%×358.9kW+20%×270.8kW=287.12+54.16=341.28kW。
  天天运转24h,全年运转350d,每度电按0.5元计较,1#高炉助燃风机全年节电用度计较以下:
  (487.2kW-341.28kW)×24h×350d×0.5元/kW·h=612864元。
  2#高炉与1#高炉运转工况根本不异,2#高炉助燃风机节能结果与1#高炉助燃风机节能结果相称,如许一年两台风机共节省120余万元,节电结果仍是十分较着的。
  8结束语
  颠末海内变频器厂家的不竭勤奋,海内变频器产物以其机能优良,性价比高,优良的本地化服务,普遍应用于各行各业,而且综合效益明显,能短期内为用户发出投资。跟着国度对节能减排工作力度空前加大,变频调速技术发展远景非常宽广,已迎来汗青黄金开展期间。

 

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