一、引言

　　小型高爐一般有一個出鐵場，該出鐵場設有一個出鐵場除塵系統，除塵系統主要用于當高爐出鐵時，由于高爐炮泥潮濕或高溫的鐵水會同空氣發生劇烈的化學反應會產生大量的煙氣，這些煙氣一方面對現場操作的工人的健康很不利，另一方的煙氣由于面也對環境造成了巨大的污染，這些煙氣主要產生在高爐的出鐵口和出鐵包位上方。高爐出鐵口高爐爐內壓力大，正常生產時的熱風壓力一般在260kPa，因此當出鐵時煙氣往外噴的較遠，嚴重影響環境。由于河北武安鑄業有限公司原先設計的除塵風機機采用直接啟動方式，風機在工頻運行風門開度為80%時，電機已經達到額定電流運行。通過變頻器進行調節電機轉速，此時風門可以全開，這樣可以避免不必要的電能損耗，從而達到有效的節能的目的。

　　二、高爐除塵風機及主電機參數介紹

　　除塵風機主電機的技術參數如下：

　　電機型號：YKK4506-6

　　額定功率：400kW

　　額定電壓：10000V

　　額定電流：30A

　　功率因數：0.83

　　三、高壓變頻調速系統改造方案：

　　（1）變頻器采用科陸CL2700系列高壓變頻器，該變頻器具有下述特點：

　　1、采用高-高方式：輸入采用移相變壓器，單元串聯方式直接高壓輸出;

　　2、風冷設計：獨特的風道設計，主要的散熱器件都靠近或處于風道中，散熱效果好，保證系統的過載能力;

　　3、模塊化設計：單元采用模塊化設計，單元可任意互換，單元拆裝方便，只需裝卸7個螺絲。

　　4、友好的人機界面：人機接口采用觸摸屏，全中文界面，基于Windows操作平臺，10.4英寸彩色液晶觸摸屏，便于就地監控、設定參數、功能選擇，調試操作簡單，友好，顯示內容豐富;

　　5、可靠的設計：單元與控制部分的通訊采用光纖；外圍的控制部件采用PLC；主回路采用全進口部件，IGBT采用Infineon產品，整流橋采用SanRex產品，濾波電容采用NCC產品，所有主回路器件按額定運行參數（或實際運行參數）的2倍選購，變壓器按電機額定功率的1.2～1.5倍容量配置，配置底部散熱風機和頂部散熱風機；

　　6、靈活的用戶接口：接口方式可采用硬接線方式也可采用通訊方式。接口狀態信息除系統設定外，提供由用戶定義的輸出接口（用戶只需在人機界面進行設定對應的I/O輸出的內容即可）；

　　7、高效率，高功率因數：整機效率≥96%，功率因數≥0.95；

　　8、抗電網電壓波動能力強，當電網電壓在－15%～＋15%范圍內波動時，系統可以正常工作；功率單元在電壓－35%～＋15%范圍內變化時，都可以正常工作。

　　9、先進的單元旁路技術：采用24V接觸器控制半可控硅旁路執行機構，確保單元故障時能夠迅速可靠的旁路，避免了因功率單元失電后旁路不能正常工作的情形；

　　10、中性點漂移技術：當某個功率單元出現故障時，可以自動監測故障并啟動單元旁路功能，使得該單元不再投入運行，不用同時旁路故障單元的同一級其它兩個功率單元，程序會自動進行運算，調整算法，使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱，系統能維持額定輸出的95%以上，幾乎對機組運行不產生任何影響。同時程序會自動進行運算，調整算法，使得輸出的三個線電壓仍然完全對稱，電機的運行不受任何影響,亦無需降額運行。

　　11、控制回路雙電源切換：一路來自用戶供給控制電源，另一路來自高壓輸入隔離變壓器，雙回路自動切換保證在控制電源掉電后，設備無影響，同時配了容量1000VA的UPS電源，即使兩路控制電源都出現故障的情況下，UPS仍可以為控制系統提供足夠長的工作時間。

　　（2）系統結構特點

　　該改造除塵系統采用高壓進線柜+旁路柜（刀閘柜）+移相變壓器+變頻器+電機的組合方式，旁路柜電氣原理圖如下所示：

　　“一拖一”手動旁路系統圖

　　當變頻器出現故障時，可以工頻旁路運行。變頻器帶電機可在變頻器的操作屏及后臺計算機兩個地方控制，通過變頻器操作屏上的就地/遠程開關來進行切換，同時在兩個地方都能在設備出現故障時進行急停操作，保護設備的安全。變頻器不同運行頻率的切換由高爐出鐵信號來控制，從而實現了風機節能的目的。

　　（3）根據現場的除塵效果，經過一周多的跟蹤分析，當一座高爐出鐵時，變頻器工作在40Hz時，效果較好，當有兩座高爐出鐵時，變頻器工作在42Hz時效果較好，當兩座高爐都不出鐵時，將變頻器的頻率設定在10Hz運行就可以了。

　　（4）節能效果分析

　　不使用變頻器時電機電流為30A，功率因數為0.83，使用變頻器后，當在42Hz運行時電流為18A，功率因數為0.95，當在40Hz運行時，電流為15A，功率因數為0.95，當在10Hz運行時，電流為9A，功率因數為0.95。一天中在42Hz的運行時間約為12小時，在40Hz運行的時間約為2小時，在10Hz運行的時間約為10小時，在各種情況下的電耗計算：

　　24小時工頻運行時的電耗:Q0=1.732×10×30×0.83×24=10350.432kWh

　　24小時變頻運行時的電耗：Q1=1.732×10×18×0.95×12=3554kWh

　　Q2=1.732×10×15×0.95×2=493.6kWh

　　Q3=1.732×10×9×0.95×10=1480.8kWh

　　Q4=Q1+Q2+Q3=3554+493.6+1480.8=5528.4kWh

　　工頻比變頻每天多耗電為Q0-Q4=10350.432-5528.4=4822kWh

　　以年運行時間7920小時（約330天），電價0.6元/度計算，除塵風機上高壓變頻器后較工頻運行，每年可節約電量159.13萬度，每年節約電費為95.5萬元，不到一年的時間就可以收回投資費用。

　　變頻改造同時還產生了其他效果：

　　1）限制啟動電流，減少啟動的峰值功率損耗；

　　2）改善電網功率因數，變頻器可使系統的功率因數保持在0.95%以上；

　　3）消除了電機因啟動、停止對機械的沖擊，延長使用壽命，減少維修；

　　4）可使電動機與風機直接相連接，不用其他改動費用；

　　5）電機和風機運轉速度下降，潤滑條件改善，傳動裝置的故障率下降；

　　四、結束語：

　　綜合看來,高壓變頻調速系統的投入，對提高電能的使用效率，降低生產成本，保證除塵風機的安全運行以及生產工作自動化程度的提高有著積極、重要的作用。