淺談變頻技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與前景

韓玉國(guó)

摘要：當(dāng)下國(guó)家越來(lái)越重視冶金行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)，冶金行業(yè)在這兩年也發(fā)生了翻天覆地的變化，我國(guó)冶金行業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)于設(shè)備的要求較高，通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于其中，能夠提高行業(yè)生產(chǎn)的效率，同時(shí)也能夠推動(dòng)整體行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使得變頻技術(shù)成為冶金領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)類(lèi)型，最終完成我國(guó)企業(yè)深化改革的目標(biāo)。本文就變頻技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與前景進(jìn)行探討，希望能夠推動(dòng)冶金行業(yè)的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);冶金工業(yè);應(yīng)用;優(yōu)勢(shì);前景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國(guó)科學(xué)技術(shù)也得到了較快程度的發(fā)展，通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)之中能夠提高行業(yè)發(fā)展的質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)的深化改革。當(dāng)下國(guó)家對(duì)于冶金機(jī)器設(shè)備有了更高的要求，而通過(guò)調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)在冶金施工現(xiàn)場(chǎng)存在噪音大、灰塵多等情況，這也嚴(yán)重制約了冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于其中能夠確保企業(yè)生產(chǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)也能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的電源使用方式，對(duì)于推動(dòng)冶金行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。

一、變頻技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)下變頻技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，并且被廣泛應(yīng)用與各個(gè)行業(yè)之中。在變頻技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，也引入了很多先進(jìn)的技術(shù)，例如現(xiàn)代通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，通過(guò)將這些技術(shù)應(yīng)用于其中，也在無(wú)形之中推進(jìn)了變頻技術(shù)更加完備，通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)之中，能夠推動(dòng)冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，能夠及時(shí)解決行車(chē)的轉(zhuǎn)子串電阻存在的調(diào)速問(wèn)題，同時(shí)也能夠直接解決直流調(diào)速裝置在應(yīng)用過(guò)程中系統(tǒng)工程復(fù)雜且發(fā)生故障可能性高這一問(wèn)題。在冶金工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，應(yīng)用變頻器也能夠使得工作人員清楚的了解冶金過(guò)程中電流、電壓、轉(zhuǎn)速等各項(xiàng)信息，促使工作人員更加了解機(jī)器設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中的實(shí)時(shí)狀態(tài)，在提高電氣使用效率的同時(shí)，也推進(jìn)一系列冶金工作的順利開(kāi)展。除此之外，在將變頻技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)之中能夠減少配件的損耗率，加強(qiáng)設(shè)備的使用能力，在設(shè)備使用過(guò)后也能夠增強(qiáng)設(shè)備的使用壽命，提高冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的整體效率。

二、變頻技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用前景

（一）空壓機(jī)變頻技術(shù)

傳統(tǒng)的空壓機(jī)主要采用三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△啟動(dòng)方式，工頻恒速運(yùn)行，壓力和流量的調(diào)節(jié)靠閥門(mén)和旁通完成，由于工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)必須按工廠負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，并且留10-20%設(shè)計(jì)余量，事實(shí)上很多空壓機(jī)是不會(huì)運(yùn)行在滿(mǎn)負(fù)載狀態(tài)下的，并且隨著工廠實(shí)際生產(chǎn)的需求的波動(dòng)，存在較大的浮動(dòng)，所以節(jié)能的空間很大。裝在空壓機(jī)上的電機(jī)一般是標(biāo)準(zhǔn)的三相鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)接到工頻電源時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是改變不了的。空壓機(jī)只能工作在電機(jī)的全速狀態(tài)，加載如此，卸載也是如此。用戶(hù)的用氣量是波動(dòng)的，為用戶(hù)配置的空壓機(jī)是按最大用氣量配置的，當(dāng)用氣量不是最大時(shí)，空壓機(jī)依然是按額定的排氣量排氣，系統(tǒng)壓力就會(huì)升高，這樣空壓機(jī)就會(huì)卸載，持續(xù)空載運(yùn)行一段時(shí)間后停機(jī)。如果使用變頻器控制，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速就不同了，速度降低，排氣量就降低，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的速度是和電源的頻率成正比的，改變電源的頻率就可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變空壓機(jī)系統(tǒng)的排氣量，耗能降低，這樣就相當(dāng)于可以控制排氣量，用多少的氣量就生產(chǎn)多少的壓縮氣體，不像工頻控制，用不了就放空，卸載，增加了噪音，浪費(fèi)了能源。變頻空壓機(jī)系統(tǒng)通過(guò)壓力閉環(huán)，根據(jù)供氣系統(tǒng)負(fù)載變化，調(diào)整空氣壓縮機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保證系統(tǒng)壓力恒定。壓力傳感器讀數(shù)會(huì)不斷地和設(shè)定的設(shè)定值比較，如果管網(wǎng)壓力大于設(shè)定值，轉(zhuǎn)速降低;如果管網(wǎng)壓力小于設(shè)定值，轉(zhuǎn)速增加?？諝鈮嚎s機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻控制后可以完成對(duì)產(chǎn)氣壓力的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，并且機(jī)組啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有峰值電流不會(huì)對(duì)機(jī)組或電網(wǎng)造成影響。傳統(tǒng)空壓機(jī)靠?jī)?chǔ)氣罐對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行緩沖，在用氣少時(shí)機(jī)組自動(dòng)停機(jī)，待用氣量增加時(shí)機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)，因此為了避免機(jī)組頻繁啟動(dòng)只能增加儲(chǔ)氣罐的容量。使用變頻空壓機(jī)后，管網(wǎng)壓力波動(dòng)減小了，可以有效地滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，需要配的儲(chǔ)氣罐體積也可以減小，節(jié)約了車(chē)間用地及成本。

（二）水泵變頻技術(shù)

在冶金工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，水泵設(shè)備的應(yīng)用十分廣泛。為此，為了確保水泵變頻技術(shù)能夠得到更加深層次的應(yīng)用，工作人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格變頻技術(shù)應(yīng)用的要求，除了對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行基本的控制之外，也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行壓力和流量的控制，在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)消耗大量的運(yùn)行效率，在采用變頻技術(shù)之前，如果頻繁地通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)對(duì)水量進(jìn)行控制，會(huì)直接導(dǎo)致閥門(mén)損壞，進(jìn)而對(duì)用水造成一定的浪費(fèi)，而采用變頻技術(shù)能夠使得水泵操作更加方便，也能夠水泵在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中消耗更低的電能[1]。因此通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于其中，能夠合理的調(diào)節(jié)水泵的速度范圍，提高用水效果。通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于其中，能夠從根本上提高水泵的調(diào)速效率以及調(diào)速范圍，最終使得流量控制更加準(zhǔn)確，更加快速，與此同時(shí)，通過(guò)工作人員進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)還能夠節(jié)約20%-40%的不必要能耗，這對(duì)提高冶煉企業(yè)的實(shí)際效益來(lái)說(shuō)，有著十分重要的意義。

（三）起重設(shè)備變頻技術(shù)

在冶金工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，起重機(jī)的應(yīng)用也十分頻繁，然而起重機(jī)在具體操作的過(guò)程中十分笨重且麻煩，但也具有一定的調(diào)速性能，能夠合理的調(diào)控冶金工業(yè)運(yùn)行過(guò)程中的效率。與此同時(shí)，也能夠使得結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單，最終達(dá)到節(jié)能環(huán)保高效工作的目的[2]。通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于起重設(shè)備之中，能夠推動(dòng)冶金工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)下變頻技術(shù)是冶金行業(yè)發(fā)展的主要研究方向，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用能夠抵制機(jī)械的沖擊，最終使得生產(chǎn)過(guò)程中避免出現(xiàn)超載這一問(wèn)題，也能夠在很大程度上減少生產(chǎn)過(guò)程中的危險(xiǎn)性。起重設(shè)備的變頻技術(shù)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，也方便工作人員進(jìn)行研究。在具體使用的過(guò)程中也十分安全，并且能夠延長(zhǎng)起重設(shè)備的使用壽命。

（四）中頻爐設(shè)備變頻技術(shù)

在冶金行業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，中頻爐設(shè)備有著尤為重要的作用，廣泛應(yīng)用于有色金屬的熔煉。中頻爐是感應(yīng)加熱設(shè)備，具有獨(dú)特的線圈設(shè)計(jì)的，中頻爐的變頻器是靜力變頻器，這種變頻器和磁力變頻器比較，其效率高90%以上。中頻爐的熔化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了工頻感應(yīng)爐，可以使用較小容量的中頻感應(yīng)爐代替較大容量的工頻感應(yīng)爐，既減少了用地，又降低了投資，也保證了熔煉的連續(xù)作業(yè)，對(duì)生產(chǎn)能力較大的鑄鐵生產(chǎn)十分有利。中頻爐的變頻器具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如：自動(dòng)式抗阻調(diào)節(jié)、恒功率輸出，比工頻爐設(shè)備節(jié)能30%以上; 掃頻式零壓?jiǎn)?dòng)、啟動(dòng)成功率高; 相序自適應(yīng);線路高度集成，全數(shù)字化設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)，故障率極低;重載啟動(dòng)性能好，自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng); 具有多重保護(hù)功能（過(guò)流、過(guò)壓、水壓欠壓、缺相等），即使誤操作亦不會(huì)造成設(shè)備故障。

（五）風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)

在冶煉企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，各類(lèi)機(jī)械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機(jī)配套的電機(jī)約占電機(jī)裝機(jī)量的60%。大多數(shù)風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中都存在大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象，加之因生產(chǎn)、工藝等方面的變化，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等，目前，許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門(mén)開(kāi)啟度的方式來(lái)調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等。這實(shí)際上是通過(guò)人為增加阻力的方式，并以浪費(fèi)電能和金錢(qián)為代價(jià)來(lái)滿(mǎn)足工藝和工況對(duì)氣體流量調(diào)節(jié)的要求。將變頻調(diào)速用于風(fēng)機(jī)電機(jī)調(diào)速，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著。應(yīng)用上變頻器后，對(duì)機(jī)械設(shè)備的磨損大大降低，可以很好的保護(hù)設(shè)備，降低設(shè)備維修費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下，一個(gè)使用變頻器，一個(gè)沒(méi)有，同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下，使用變頻器也可以改善功率因數(shù)。在冶煉企業(yè)中，風(fēng)機(jī)的功率一般都很大，使用變頻器也可以減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。采用變頻器驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，可以將起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下，可以平滑地起動(dòng)（起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)）。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定電流的6-7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。在煙氣制硫酸工藝中，二氧化硫風(fēng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)消耗大量的能源，為了滿(mǎn)足國(guó)家節(jié)能環(huán)保的號(hào)召，很多冶金企業(yè)都將10KV高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于其中，從而使得風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)更加穩(wěn)定，在降低用電成本的同時(shí)，也能夠?yàn)槠髽I(yè)發(fā)展帶來(lái)一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[3]。高壓變頻器一般采用控制器和功率模塊分離的結(jié)構(gòu)，通過(guò)高速光纖通訊。功率單元模塊化，通過(guò)并聯(lián)方式擴(kuò)容，以減少備件，且便于更換維護(hù)。

（六）熱軋、冷軋傳動(dòng)變頻技術(shù)

近些年來(lái)，隨著冶金工業(yè)的不斷發(fā)展，同時(shí)也出現(xiàn)了很多大功率設(shè)備，例如熱軋、冷軋傳動(dòng)設(shè)備，這些設(shè)備是居于生產(chǎn)線關(guān)鍵部位，功率大，動(dòng)作指標(biāo)要求嚴(yán)格，引入了高壓變頻技術(shù)后使得電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬，可以應(yīng)對(duì)軋制時(shí)的沖擊負(fù)荷。并且高性能的變頻器能夠精確識(shí)別的電機(jī)模型，并提供各種復(fù)雜的控制功能。使用交流變頻傳動(dòng)雖然投資高，但運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能，對(duì)電網(wǎng)沖擊很小，也可以節(jié)省無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備的投資，具有長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。使用交流變頻傳動(dòng)取代傳統(tǒng)直流傳動(dòng)已經(jīng)是軋鋼行業(yè)傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，通過(guò)將變頻技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)之中，能夠滿(mǎn)足國(guó)家節(jié)能減排的要求。變頻技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式而言，不僅僅能夠充分發(fā)揮數(shù)字監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，同時(shí)也可以更加快捷的調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備參數(shù)，降低設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中對(duì)于電網(wǎng)的沖擊，從而對(duì)電氣設(shè)備起到了一定的保護(hù)作用，在延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的同時(shí)，也能夠提高冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的勞動(dòng)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李松宇，自動(dòng)化技術(shù)在有色冶金工業(yè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2019， （8）;78-80.

[2]馮瑩，變頻技術(shù)在冶金工業(yè)中的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫，2012， （23）：32.

[3]趙延軍.變頻技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與前景探討[J].工業(yè)，2015，（024）：57.