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高压变频器在混铁炉除尘风机上的使用

2017-12-27 17:40:47

The Application High Voltage Inverter on Fan Mixer Dust Blower
                                     新风光电子科技股份有限公司  田利瑞  胡运昌
河北兴华钢铁有限公司  刘芳东
Tian Lirui   Hu Yunchang  Liu Fangdong
择要:本文偏重引见风景牌高压变频器在河北兴华钢铁炼钢厂的使用状况,对其节电状况停止比照。成果表白,接纳高压变频器对冶金行业除尘风机停止调速节能,具有投资省,奏效快等特性。
关键词:高压变频器  混铁炉  除尘风机  节能
Abstract: This paper introduces the Fengguang brand high-voltage inverter in Hebei Xinghua Iron and Steel steelworks application, compared to its energy-saving situation. The results show that the high-voltage inverter to conduct metallurgical industry dust fan speed control, with less investment and quick returns and other characteristics.
Keywords: High voltage inverter  Mixer  Dust Blower  Energy saving
1 弁言
河北兴华钢铁有限公司炼钢厂有一座600吨混铁炉,混铁炉担当着炼钢厂2座转炉的供给铁水使命,高炉铁水注入铁水罐,经铁路运输至混铁炉地区。兑铁时天车吊起铁水罐兑入混铁炉,铁水在混铁炉内保温,在转炉需求铁水时倾动混铁炉,将铁水注入铁水包中,供应转炉。混铁炉的烟尘严峻污染环境。而混铁炉的顶兑铁给混铁炉的兑铁除尘烟罩安装带来必然的艰难。即便委曲安装其除尘结果也不幻想。并且铁水由铁水罐兑入混铁炉的同时,漂泊在铁水外表铁渣也一同倒入混铁炉内,使得混铁炉内铁水液面位置炉衬耐火材料腐化严峻,低落了炉衬的使用寿命。以是消费中要求掌握铁水的含渣量。
混铁炉体系次要用于调理高炉连续生产和转炉断续消费的节拍,是调理高炉炼铁和转炉炼钢的缓冲带。混铁炉设有一个兑铁口和一个出铁口,混铁炉兑铁或出铁时,高温的铁水会同氛围发作猛烈的化学反应,发生大量的烟气。为改进现场情况,低落净化,节省除尘本钱,需求对混铁炉的兑铁、出铁停止除尘。该除尘设备设置Y4-73NO.235D除尘风机一台(配套机电功率800kW),混铁炉除尘风机在生产过程中需求差别风量来顺应混铁炉兑出铁工艺要求,为低落除尘本钱,需对除尘风机停止调速掌握。河北兴华钢铁炼钢厂指导颠末比照,经由过程招标方法选购了新风光电子科技股份有限公司消费的JD-BP38型高压变频器对风机停止调速掌握。混铁炉除尘风机高压变频器于2014年4月份调试终了投入运转,至今已不变运转一年多。
2混铁炉消费概述
混铁炉接纳侧面兑铁手艺,兑铁时混铁炉在“0”位。在混铁炉出铁口下设置铁水罐车轨道一条,并设轨道衡称量出炉铁水重量。因为考虑到混铁炉检验或毛病,以及混铁炉自己的容量不敷,部门高炉铁水罐将间接从高炉铁水罐翻入转炉铁水罐。
(1)兑铁操纵:当高炉铁水罐车被火车运到混铁炉地区当前,由混铁炉地区行车吊将铁水罐吊到混铁炉一侧筹办兑铁。此时,兑铁操作工经由过程兑铁操作台操纵兑铁门开盖卷扬机正向运转,将兑铁门翻开,再操纵在待机位的兑铁小车正向运转至混铁炉的兑铁门处,将兑铁槽口插入兑铁门,同时兑铁侧的两个除尘阀门翻开。行车吊在兑铁小车就位当前就经由过程兑铁槽将铁水兑入混铁炉。兑铁完毕后,行车吊将空罐吊回,兑铁操作工操纵兑铁小车反向运转移至待机位,再操纵兑铁门开盖卷扬机反向运转,封闭兑铁门,同时兑铁侧两个除尘阀门封闭。全部兑铁历程完毕。
(2)出铁操纵:当转炉需求铁水时,混铁炉铁水罐车操作工操纵铁水罐车运转到混铁炉下的出铁轨道衡上,同时出铁侧的除尘阀门翻开,混铁炉操作工经由过程出铁操作台将混铁炉倾动到出铁位,把炉内铁水倒入铁水罐车上的转炉铁水罐中,同时轨道衡的大屏幕上显现铁水罐车内的铁水重量,在到达重量预定值时,出铁操作工把混铁炉摇回”0”位。混铁炉铁水罐车操作工操纵转炉铁水罐车运转到吊罐位,由行车吊将转炉铁水罐吊至脱硫站铁水罐车上脱硫或间接兑入转炉吹炼,出铁侧除尘阀门封闭。全部出铁历程完毕。
3除尘风机工艺要求
河北兴华钢铁炼钢厂混铁炉,当混铁炉既不兑铁也不出铁时不需要风量,保持风机低转速;当混铁炉事情时,一个兑铁口兑铁需求风量43万m3/h;一个出铁口出铁需求风量28万m3/h。
兑铁:由一台100t天车完成,每罐兑铁工夫为4-6min。
出铁:混铁炉出铁30罐/班,天天三班,每班八小时,单罐出铁工夫2-3min,倾倒铁水工夫周期约为12 min。
4 革新项目现场装备参数
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除尘风机机电参数以下表1所示。机电安装现场如图1所示。
表1 三相异步电机技术参数
型号 YKK630-6 额定电压 10kV
额定功率 800kW 额定频次 50Hz
功率因数 0.86 接法 Y
额定电流 57.3A 额定转速 989r/min
生产厂家 兰州机电有限责任公司
 
 
图1 除尘风机机电
4.2 JD-BP38-800F 高压变频器技术参数
选用新风光电子科技股份有限公司消费的风景牌JD-BP38-800F 高压变频器(800kW/10kV)对除尘风机停止革新,高压变频器技术参数以下表2所示。
表2 JD-BP38-800F 高压变频器技术参数
变频器容量(kW) 800 模仿量输入 0~5V/4~20mA,随便设定
适配电机功率(kW)(kW)(kW) 800 模仿量输出 两路0~5V/4~20mA可选
额定输出电流(A) 58 加减速工夫 1—32000s
输入频次(Hz) 45~55 开关量输入输出 可按用户要求扩大
额定输入电压(V) 10000V(-20%—+15%) 运转环境温度 0~40℃
输入功率因数 >0.95(>20%负载) 储存/运输温度 -20~70℃
变频器服从 额定负载下>0.98 冷却方法 自愿风冷
输出频次范畴(Hz) 0~120 情况湿度 <90%,无固结
输出变频分辨率(Hz) 0.01 安装海拔高度 <1000m,高海拔降额利用
过载才能 105%持续,150%许可1分钟。 防护品级 IP20
5风景公司高压变频调速体系手艺特性
风景牌JD-BP37/38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IEEE519-1992的谐波尺度,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。
6混铁炉除尘风机变频掌握计划
全部混铁炉事情历程为连续式事情方法。在兑铁、出铁时期,烟尘量大,除尘风机需在高速大概中速形态运转;其他工夫,烟尘量较小,风机抽风量响应低落,风机降速运转;循环往复。经由过程变频调速器对混铁炉处于非兑铁、出铁时期机电主动降速运转,从而到达节能减排的目的。
经由过程今朝已有的DCS体系调理变频器频次来调理除尘风机风量。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除尘风机停止变速运转,既包管和改进了工艺,又到达节能降耗的目标和结果。
为了包管除尘体系的可靠性,变频器安装具有工频旁路安装,当变频器发作毛病截至运转时,机电切换到工频下运转,如许能够包管消费除尘要求,提高了全部体系的安全稳定性。
7除尘风机主回路计划
为了最大限度地提高装备的利用率,使变频发作毛病时也能包管风机的一般运转,从而包管消费。保存原有工频液阻启动体系,保存机电综合保护装置(工频时投入)。接纳一拖一手开工/变频切换计划。在变频器发作毛病时,妙手动切换到本来的工频液阻启动方法,包管除尘风机持续运转。体系手动旁路柜一次回路如图2所示。
 
图2  手动旁路柜一次回路
旁路柜中,共有3个高压断绝开关,为了确保不向变频器输出端反送电,K2与K3接纳电磁互锁操动机构,实现电磁互锁。当K1、K3闭合,K2断开时,机电变频运转;当K1、K3断开,K2闭合时,操纵液阻柜启动电机工频运转,此时变频器从高压中断绝出来,便于检验、保护和调试。
旁路柜必需与下级高压断路器DL连锁,DL合闸时,绝对不允许操纵旁路断绝开关与变频器输出断绝开关,以避免呈现拉弧征象,确保操纵职员和装备的安全。为了实现变频器毛病的庇护,变频器对用户开关DL停止连锁,一旦变频器毛病,变频器联跳DL。工频旁路时,变频器应许可DL合闸,裁撤对DL的跳闸旌旗灯号,使机电能一般经由过程DL合闸工频启动。
挑选变频体系时,不投入液阻柜;只要挑选工频形态时液阻柜启动才有用。
8混铁炉除尘风机变频革新结果
高压变频器装备于2014年4月初正式投入运转,至今运转优良。变频器使用方便,可靠不变,保护量小。除尘风机按照生产工艺按需调理风量,机电运转电流大大低落,革新到达了预期目标。
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混铁炉现场间接按照出铁口、兑铁口的开关形态来掌握变频器的转速,变频器预设3个速度,按照现场所需风量差别主动调理机电转速。
表3 变频器掌握调理风量状况
速度 变频器频次 风量 运转状况
低速(1) 15Hz 14.m3/h 既不兑铁,也不出铁
中速(2) 30 Hz 28万m3/h 一个出铁口出铁
高速(3) 45 Hz 43 m3/h 一个兑铁口兑铁
 
按照变频器的运转记载,统计风机在一天中各速度段的运转工夫,获得以下运转数据:
各速度段变频器的输入功率为:
P1=1.732×10.15×3.27×0.97=55.76kW
P2=1.732×10.15×10.13×0.97=172.74kW
P3=1.732×10.14×29.70×0.97=505.96kW
则利用变频器后一天风机所耗损的电能为:
55.76×8+172.74×5.5+505.96×10.5=6708.73kW·h
电价按0.45元计较,全部体系根据一年运转300天计较,则一年的电费为:
6708.73×0.45×300=90.5678万元
假如不利用变频器,机电始终工频运转,则一年的电费为:
P=1.732×10.13×49.5×0.8=694.79kW
694.79 kW×24h×300d×0.45=225.112万元
节省电费约为:134.5441万元
8.2变频革新对装备的益处
(1)在工频形态下,除尘风机启动后电动机按额定转速运转,在全部生产过程风机始终处于满负荷形态,形成很大能源的华侈。变频革新后,在非兑铁出铁期时,机电运转在低速阶段。
(2)工频形态下,因为风机连续高速下运转,风机电动机的轴振动幅值经常高于一般的震惊幅值,招致电动机的轴瓦使用寿命收缩。不单增长了维修用度,并且还大大增长了装备故障率。利用变频器后可有用削减装备振动,削减磨损,低落了装备维护费用。
(3)在变频器没有安装从前高压机电接纳间接启动,变频革新当前,变频器拖动机电从0.5Hz软启动,启动电流不超过额定电流,不只让风机开停机极其便利;还减小了启动时对机电、风机及全部除尘体系的打击,提高了体系稳定性。
9结束语
在河北兴华钢铁炼钢厂指导的大力支持下,混铁炉除尘装备革新到达了预期目标。除尘风机体系的投入使用不只有效地改进了混铁炉功课时形成的扬尘净化,给现场操作工缔造了优良的事情条件,低落了除尘体系运转的本钱,并且呼应了国度节能减排及保护环境的召唤。
参考文献
[1]新风光电子使用手册[Z] 新风光电子科技股份有限公司

 
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