變頻控制技術(shù)在煤氣加壓機(jī)中應(yīng)用研究

馬亮 劉釗

摘 要：本文以變頻控制技術(shù)在邯鋼能源中心六加壓煤氣加壓站改造應(yīng)用中為研究基礎(chǔ)。分析了煤氣加壓機(jī)當(dāng)前運(yùn)行工況，根據(jù)煤氣加壓機(jī)工藝流程特點(diǎn)及當(dāng)前所存在的問題，提出采用變頻控制技術(shù)，對(duì)煤氣加壓機(jī)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：變頻控制；煤氣加壓機(jī)；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

邯鋼能源中心六加壓煤氣加壓站現(xiàn)有CM4501331/1045離心式鼓風(fēng)機(jī)三臺(tái)，其配套主電機(jī)功率為355kW，采用兩運(yùn)一備的運(yùn)行方式。離心式鼓風(fēng)機(jī)額定流量為27km3/h，實(shí)際負(fù)荷在5.5～24km3/h之間。該鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)以工頻恒定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)加壓站處理后的煤氣主要通過高低壓大回流閥門來調(diào)節(jié)外送量，由于各個(gè)生產(chǎn)分廠的需求變化量較大，在日常運(yùn)行中加壓機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)因下游用戶需求量變化而進(jìn)行人工手動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，以工頻恒定轉(zhuǎn)速直接啟動(dòng)電機(jī)不僅造成大量電能的浪費(fèi)，而且對(duì)設(shè)備機(jī)械損害嚴(yán)重，縮短了設(shè)備的使用壽命。

1 工藝分析

該鼓風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是其負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，其軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比[1]。因此，通過采用變頻調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)配套電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以很好的代替以往人工閥門調(diào)節(jié)煤氣外送量，同時(shí)也可以節(jié)省大量電能。省時(shí)省工，高效節(jié)能。如圖1所示。

上圖中改造前與改造后的煤氣量分別為Q3、Q4，當(dāng)Q3=Q4時(shí)，即鼓風(fēng)機(jī)外送相同的煤氣量，這時(shí)，改造前閥門控制煤氣消耗的功率為Q1，改造后變頻調(diào)速控制煤氣消耗的功率為Q2，因此得出結(jié)論，鼓風(fēng)機(jī)外送相同量的煤氣時(shí)，變頻調(diào)速的方式要比傳統(tǒng)的閥門控制所消耗功率要低，更加節(jié)能。同時(shí)，采用變頻調(diào)速的方式不僅可以降低能量消耗，還可以隨工況變動(dòng)而實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2 改造方案實(shí)施

結(jié)合六加壓煤氣加壓站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)過工程技術(shù)人員多次反復(fù)論證，決定采用西門子羅賓康6SR45025MB375BF1Z型變頻器。該變頻器應(yīng)用范圍廣，保護(hù)功能齊全，擁有多達(dá)6種的電機(jī)控制模式，可涵蓋幾乎所有的電機(jī)類型和負(fù)載應(yīng)用，同時(shí)兼容改造項(xiàng)目中各種品牌各種類別的普通電機(jī)，無需考慮額外加強(qiáng)絕緣及電機(jī)降額。

在三臺(tái)加壓機(jī)上加裝西門子變頻器成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制，該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用雙手動(dòng)旁路一拖一方案，其控制原理如圖2所示。

其中QS1、QS2和QS3為真空接觸器（ABB VSC12DC0 12kV 400A），該真空接觸器要有足夠的輔助接點(diǎn)，以便于連接控制信號(hào)。配套手動(dòng)隔離開關(guān)。當(dāng)QS2和QS3閉合，QS1斷開，鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)QS1閉合，QS2和QS3斷開，鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行狀態(tài)。高壓開關(guān)QF、電動(dòng)機(jī)M為現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備。真空接觸器要有可靠的機(jī)械電氣連鎖功能，QS1、QS2只能有一只能閉合上，但能同時(shí)分閘；QS1、QS3只能有一個(gè)能合上，但能同時(shí)分閘；QS1、QS2和QS3可以在本柜（手動(dòng)）操作，也可以遠(yuǎn)程PLC自動(dòng)操作，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。

3 改造效果

通過加裝西門子變頻器后，可以靈活實(shí)現(xiàn)工/變頻自動(dòng)切換功能，且鼓風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，且啟動(dòng)平穩(wěn)，同時(shí)啟動(dòng)電流降低了額定電流的40%左右，減少了電流對(duì)設(shè)備的沖擊，大大減少了對(duì)啟動(dòng)設(shè)備的維護(hù)工作量和啟動(dòng)故障[2]。鼓風(fēng)機(jī)及其他負(fù)載設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)可以通過變頻器上顯示面板直接顯示出來，其次也可以通過顯示面板上故障代碼來判斷故障根源，方便迅速查找故障和排除故障。西門子變頻器保護(hù)功能齊全。當(dāng)出現(xiàn)過流、過壓、過載等故障時(shí)，可以迅速切斷負(fù)載設(shè)備，將故障信息反饋到操作監(jiān)控室?？傊捎昧俗冾l調(diào)速控制技術(shù)后，可以大大改善以往人工調(diào)節(jié)閥門控制煤氣量的操作不穩(wěn)定性，提高煤氣的供應(yīng)質(zhì)量。

安裝變頻調(diào)速裝置后，節(jié)能效果十分明顯。改造前鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率為320kW，改造后運(yùn)行功率為220 kW，因此，以加壓機(jī)（以一臺(tái)為例）每年工作300天，每天工作24小時(shí)計(jì)算（電價(jià)按0.55元計(jì)）：

節(jié)能為：△Q=P1T1P2T2=320×24×300220×24×300=720000（千瓦時(shí)）；創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益為：W=△Q×0.55=396000元。

4 結(jié)語

總之，變頻控制技術(shù)憑借其優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能和顯著的節(jié)能效果，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中。隨著國家節(jié)能環(huán)保政策的倡導(dǎo)，變頻控制技術(shù)已經(jīng)成為一些高耗能企業(yè)不二的選擇。此次對(duì)邯鋼能源中六加壓煤氣加壓機(jī)變頻節(jié)能進(jìn)行改造，正是變頻控制技術(shù)應(yīng)用體現(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、安全、節(jié)能的目的，大大的減少了能耗，提高了企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]易偉.變頻調(diào)速在焦?fàn)t煤氣加壓機(jī)控制中的應(yīng)用[J].武鋼技術(shù)，2004，（1）.

[2]席忠.芻議鋼鐵冶金領(lǐng)域中變頻控制技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用[J].河南科技，2014，（12）.

作者簡(jiǎn)介：馬亮（1989），男，碩士，助理工程師，就職于河鋼邯鋼能源中心，從事機(jī)電控制研究。