杜克平新余鋼鐵股份有限公司燒結(jié)廠,江西新余 338001
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高壓變頻器在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中的運(yùn)用分析
杜克平
新余鋼鐵股份有限公司燒結(jié)廠,江西新余338001
摘要對于燒結(jié)生產(chǎn)過程來說,主抽風(fēng)機(jī)是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中最重要的一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備之一,該裝置的風(fēng)壓與風(fēng)量變化,會直接對燒結(jié)礦的生產(chǎn)質(zhì)量與數(shù)量產(chǎn)生影響,在很多企業(yè)中,燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)也是主要的電能消耗設(shè)備的,很多情況下都會占到企業(yè)總電能的50%以上。而高壓變頻器的運(yùn)用則在很大程度上解決了這一問題,本文便以我廠當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀況為研究基點(diǎn),分析系統(tǒng)方案的改造情況,并研究設(shè)備改造之后的計(jì)劃運(yùn)行效果。
關(guān)鍵詞高壓變頻器;抽風(fēng)機(jī);運(yùn)用;節(jié)能
變頻調(diào)速器是當(dāng)前很多領(lǐng)域中運(yùn)用的主要設(shè)備,具有節(jié)能效果好、調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高、電力保護(hù)強(qiáng)等優(yōu)勢,而且能夠很方便的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,在實(shí)際運(yùn)行過程中,也具有較高的安全性,安裝與維護(hù)也都相對便捷,是很多企業(yè)節(jié)能節(jié)電的首選途徑。我廠燒結(jié)機(jī)兩臺主抽風(fēng)機(jī)的電機(jī)型號為TD6400-6/1730,額定功率為6400kW,額定電壓10kV,額定電流為422A,額定轉(zhuǎn)速為1000rpm,功率因數(shù)0.95(同步電機(jī)有功率補(bǔ)償作用)。隨著目前“低溫低負(fù)壓”燒結(jié)工藝的實(shí)施,漏風(fēng)治理工作的穩(wěn)步推進(jìn),風(fēng)門開度只要開至60度左右就能滿足生產(chǎn)需要。調(diào)節(jié)風(fēng)門開度運(yùn)行的情況下,燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)能量浪費(fèi)嚴(yán)重,工頻啟動(dòng)導(dǎo)致沖擊很大,包括對電網(wǎng)的沖擊以及對機(jī)械的沖擊,影響電網(wǎng)的質(zhì)量及負(fù)載的機(jī)械壽命,電機(jī)長期額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,噪聲大,所以我廠主抽風(fēng)機(jī)也想采用高壓變頻技術(shù),因此,需要系統(tǒng)分析在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中,高壓變頻器的運(yùn)用。
一般情況下,鋼鐵企業(yè)普遍具有生產(chǎn)規(guī)模大、能源消耗密、資源使用多等特點(diǎn),我廠當(dāng)前所使用的主抽風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)過程中的功率較大,在對設(shè)備進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí),傳統(tǒng)的方式是調(diào)節(jié)入口風(fēng)門開度,但這種調(diào)節(jié)方式只是在一定程度上使通道流通阻力發(fā)生了改變,而設(shè)備的實(shí)際輸出功率并沒有太大變化,造成很大的節(jié)流損失,而且電能浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重[1]。根據(jù)公式:P(功率)=Q(風(fēng)量)×H(壓力),風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比,壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比,功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比。如果風(fēng)機(jī)的效率一定,當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí),而風(fēng)壓不變的情況下,功率將同比下降,即當(dāng)生產(chǎn)工藝要求主抽風(fēng)機(jī)只需一半風(fēng)量時(shí),電機(jī)的輸出功率將降為一半。采用變頻調(diào)速在半風(fēng)量狀態(tài)下的功耗約為全開風(fēng)門生產(chǎn)功耗的1/6,可取得明顯的節(jié)能效果,因此為了降低設(shè)備運(yùn)行能耗,使風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能得到有效提升,我廠計(jì)劃在燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中運(yùn)用高壓變頻器調(diào)速控制,以降低設(shè)備能耗,提升生產(chǎn)效率。
現(xiàn)階段,燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)所運(yùn)用的控制方式,需要以生產(chǎn)工藝所需求的風(fēng)量大小為基礎(chǔ),而運(yùn)用高壓變頻器,可以對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行有針對性的調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)量的有效控制。在運(yùn)用變頻器之后,將主抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)門全開,系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況對風(fēng)量進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié),以適應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行需求,確保主抽風(fēng)機(jī)在保持高效運(yùn)行的基礎(chǔ)上,降低電能消耗。
運(yùn)用分布式控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對變頻器頻率的自由調(diào)節(jié),還可以控制變頻器的開關(guān)機(jī),從而控制主抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,系統(tǒng)上位機(jī)可以顯示出設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行數(shù)據(jù),能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控[2]。運(yùn)用高壓變頻器,可以以設(shè)備運(yùn)行過程中的實(shí)際需求為基礎(chǔ),改變主抽風(fēng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷,這樣不僅改善了設(shè)備的運(yùn)行工藝,還能夠達(dá)到節(jié)電節(jié)能的目的。
在對主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造的過程中,不僅要選擇性能較好的變頻器產(chǎn)品,而且還需要設(shè)置工頻旁路柜,以確保在變頻器出現(xiàn)問題時(shí),主風(fēng)機(jī)還能夠正常運(yùn)行。工頻旁路柜的主要作用,是保證在變頻器出現(xiàn)故障跳閘現(xiàn)象時(shí),主風(fēng)機(jī)可以借助工頻旁路繼續(xù)運(yùn)行;在變頻器恢復(fù)正常時(shí),切斷旁路開關(guān),恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行,在很大程度上減少了風(fēng)壓波動(dòng)[3]。具體如圖1所示。
在對設(shè)備進(jìn)行改造的過程中,星點(diǎn)柜與液阻柜不發(fā)生變化,主要是將星點(diǎn)柜中斷路器的一組常開點(diǎn),向變頻器中引入,在電機(jī)變頻時(shí),液阻柜的啟動(dòng)方式保持不變。在星點(diǎn)柜閉合之后,變頻器才能夠開機(jī),并以設(shè)備的設(shè)計(jì)運(yùn)行情況為基礎(chǔ),發(fā)出變頻信號,使變頻投入運(yùn)行。在工頻運(yùn)行的過程中,需要斷開K1和K2,關(guān)閉K3,液阻柜便會依照原來的工頻方式進(jìn)行啟動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng),方便對設(shè)備的檢修與調(diào)試;如果K1和K2關(guān)閉,而K3斷開,電機(jī)則處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。另外,為了保證不出現(xiàn)反送電情況,K2和K3需要運(yùn)用機(jī)械互鎖,而且,旁路柜需要聯(lián)鎖高壓柜中的DL,以避免出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象,保證設(shè)備與相關(guān)操作的人員的安全。
我廠燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)處于長期運(yùn)行狀態(tài),主抽風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的主要負(fù)載對象,如果不進(jìn)行變頻改造,以相關(guān)工藝要求為基礎(chǔ),設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)需要以預(yù)熱段溫度為依托進(jìn)行風(fēng)門開度的適時(shí)調(diào)節(jié),一般情況下,風(fēng)門的開度都需要控制在80%左右,輸入電流為310A,電壓為10kV,功率因數(shù)為0.95,消耗功率為每小時(shí)4948kW。但如果進(jìn)行高壓變頻改造,預(yù)計(jì)輸入電流能夠降低至260A左右,消耗功率降低至每小時(shí)4150kW。
如果按照設(shè)備每天運(yùn)行24小時(shí),每年運(yùn)行330天進(jìn)行計(jì)算,在進(jìn)行高壓變頻改造之后,每臺風(fēng)機(jī)每年節(jié)省下來的電量如下。
(4948kW-4150kW)×24h×330d=632萬kW?h
如果按照每kW?h0.67元計(jì)算,則我廠兩臺主抽風(fēng)機(jī)每年能夠節(jié)省電費(fèi)約:
2×632萬kW?h×0.67元/kW?h=847萬元
除此之外,當(dāng)前燒結(jié)機(jī)在生產(chǎn)過程中處理故障主要運(yùn)用的方式為開關(guān)風(fēng)門,但不停風(fēng)機(jī),因此,會存在一定的非檢修時(shí)間,這些時(shí)間也在很大程度上浪費(fèi)電能。以2015年為例,我廠風(fēng)機(jī)的非檢修運(yùn)行時(shí)間就高達(dá)237小時(shí),如果進(jìn)行變頻改造,則每年便能夠節(jié)省約100萬kW?h的電量,電費(fèi)能夠節(jié)約約67萬元。
結(jié)合上述兩方面的節(jié)電效果,我廠如果進(jìn)行高壓變頻改造,每年能夠直接節(jié)省約914萬元電費(fèi)。
除了節(jié)電,將高壓變頻器運(yùn)用到燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)中,還能夠大大延長設(shè)備的使用壽命。一般情況下,燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)都是離心式風(fēng)機(jī),而且容量較大,在實(shí)際運(yùn)行過程中,具有運(yùn)行時(shí)間長、運(yùn)轉(zhuǎn)電流大等特點(diǎn),對設(shè)備會產(chǎn)生很大的機(jī)械沖擊,從而縮短設(shè)備的使用壽命[4]。而如果運(yùn)用高壓變頻器,則能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的軟停止與軟啟動(dòng),不僅會使設(shè)備的使用壽命得到有效延長,還節(jié)約了設(shè)備檢修成本。
綜上所述,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與行業(yè)要求水平的不斷提升,降低能耗已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域中的工作重點(diǎn)。在燒結(jié)生產(chǎn)過程中,主抽風(fēng)機(jī)是主要的耗能設(shè)備,因此,對該設(shè)備的改造也已經(jīng)成為相關(guān)企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注問題。高壓變頻器是當(dāng)前比較理想的改造產(chǎn)品,能夠在很大程度上滿足企業(yè)的節(jié)能需求,節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本,有著非常廣闊的發(fā)展前景。
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中圖分類號TN77
文獻(xiàn)標(biāo)識碼A
文章編號1674-6708(2016)155-0092-02