高压变频器在烧结主抽风机上的应用

翁嫠爹器

山西冶是

SHANXIMETALLURGY

Total126No.4,2010

高压变频器在烧结主抽风机上的应用

山西太原030003)

(山西太钢不锈钢股份有限公司,

摘要:结合烧结生产的实际工况,介绍了高压变频器在主抽风机上的应用,阐述了变频器的节能原理,以及风机的风量、功率、转速之间的关系,详细叙述了该系统的结构、配置和功能。系统运行稳定可靠,节能效果显著。关键词:抽风机高压变频器节能中图分类号:TM921.51

文献标识码:B

收稿日期:2010-06-28

烧结矿的生产就是将含铁A-#Jf4、燃料、溶剂等按比量消耗在管网中,以耗费大量能源为代价;采用高压大功率电机,耗能则更大;而采用变频器调速来调节风量的方法,其效率最高。对于交流电动机来说,目前

例混和在一起,加适量的水润湿后铺在烧结设备上,从上向下点火进行烧结。烧结主抽烟风机的主要作用是

通过烟道进行抽风,产生负压,使烧结机混合料中的固

国际上公认交流变频调速是性能最佳的调速方式,它的特点是效率高、调节精度高、节省能源。因为风量随

转速的一次方下降,而其轴功率则按转速的三次方规律下降,所以通过变频调速的方式节能效果显著。

体燃料自上而下充分燃烧,达到烧结的目的并将烧结过程中产生的各种气体通过烟道、电除尘器、消音器等由烟囱排出。烧结时的风量必须控制准确,否则,烧结矿就会因燃烧不充分而影响质量,甚至报废。

山西太钢不锈钢股份有限公司(以下简称太

钢)炼铁厂新建450m2烧结机,配套有2台10

760

从流体力学的原理得知,叶片式风机轴功率P

与风量Q的关系为:

kW

同步电机拖动的主抽风机,采用罗宾康的高压变频器对风机进行调速。2台主抽风机分别对应2套变频器及配套附属设备。在正常生产时,闸门100%全

部打开固定不动,通过变频器调节主抽风机的转速,来达到满足生产工艺所需要的风量、风压。通过变频

Pi—Q3

万一覆

当电动机的转速由/1,。变化到,12时,Q,H(风

压),P与转速的关系:

n、一Q、一圣|PI一~|H、№一Q:一VP2一VH2

可见风量p和电机的转速n是成正比关系的,而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80%的额定风量时,通过调节电机的转速至

调速来调节风量而不是通过调节风门来调节风量,不但可以使风量可以精确调节,而且可以达到节能减排的目的。主抽风机系统结构示意图见图l。

卜蘸N恻I厂——]\^

[二讲

I叫

!兰墼±皇曼生篓k1】F=

栩¨

丁1j

2号主抽j

额定转速的80%,即调节频率到40Hz即可,这时所需功率将仅为额定的51.2%。

风量p与风压日的关系见下页图2。由图2可知,当所需风量从Q,减小到Q:时,如果采用调节风门的办法,管网阻力将会增加,管网特性曲线上移,系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点

运行,所需轴功率B与面积H2Q:成正比;如果采用调速控制方式,风机转速由m下降到№,其管网特性

,1

f,,

i.|

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卜I

闸『J1目蕾抽风机

.图1主抽风机系统结构示意图

1采用变频器调速的节能原理

并不发生改变,但风机的特性曲线将下移,因此其运行工况点由A点移至c点。此时所需轴功率P3与面积风Q成正比。从理论上分析,所节约的轴功率△P

通过风门调节风量这种调节方式是比较常用的一种方式,它的特点虽然结构简单、投资小,但它把能

作者简介:陈戈(1976-),男,现在太钢自动化公司工作,工程师。Tel:0351—3015473,E-mail:tgzdhchen@163.com

与(日卅,)×(%口’一&仉)的面积成正比。同时,调速

前后风机效率不变,可以保证在高效区运行,而风门调

万方数据

20lo年第4期陈戈:高压变频器在烧结主抽风机匕的应用

毫凰

幽匮胁

幺Ql

风量,Q图2

Q胡曲线

节将改变风机效率,风机偏离额定点越远,效率越低。

2变频调速系统组成和特点

(1)变频调速系统组成。变频调速系统采用的是水冷式30脉冲完美无谐波罗宾康高压变速调速器。变频调速系统由1个进线柜、1个预充电及变压器柜、5个功率单元柜、1个输出/控制柜、1个冷却控制柜、1个输出电抗器柜这6部分组成。

(2)变频调速系统特点。罗宾康完美无谐波系列高压变频器产品从根本上解决了以往高压变频应用中遇到的很多问题,为用户提拱了高效、高功率因数又无谐波干扰的一体化先进高压变频产品。它采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器具有对电网谐波污染极小,输入功率因数高,输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、面/山及共模电压等问题的特性,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。高压变频器的系统结构图见图3。

3传动系统功能

高压变频调速装置具有新型功率单元旁路技术。当逆变器中的功率单元发生故障后,故障的功率

单元在250ms内自动旁路,并支持中心点偏移式旁

路方案,故障单元旁路后,最大可承受45%的电压下降。这样就可以保证在烧结矿生产时,不会由于个别功率单元出现故障主抽风机停机,而造成废品的产生。可以使主抽风机变频运行和工频运行,并支持在线同步切换。两部主抽风机可以由2个变频器中的任一台启动,并调速运行。风机可以根据需要切换到

10

kV电网上,实现同步并进行全压运行。而且两部

风机均能够根据操作工的指令顺利地从全压运行切换回变频控制。传动系统结构图见图4。当由1号变频VFDl启动l号风机MMl时,系统检测正常后,

万方数据

图3高压变频器的系统结构图

时保证MBClB、DSC2、MBLl、MBM21断开,然后合l号变频VFDl启动2号风机MM2时,系统检测正常后,发出指令,合高压柜IBCl、OBCl、MBClB、图4传动系统结构图

(下转第70页)

发出指令,合高压柜IBCl、OBCl、MBClA、DSCl,同MBMll,开始启动,并根据所需风量进行调速。当由DSC2,同时保证MBClA、DSCl、MBL2、MBMll断开,然后合MBM21,开始启动,并根据所需风量进行调速。同理可以由2号变频VFD2启动l号风机MMl和2号风机MM2。

・70・

E一—燃愚1

第33卷

乜一Inall:Vellnsx~掣Z.鲫n

0:一

(4)多层焊时,用锤击法敲击坡口边缘及焊缝

金属,以细化晶粒减少焊接应力。

(5)底层焊时,要适当减小焊接速度以增加焊缝厚度,防止裂纹的产生。

可施焊。4结语

使用该补焊技术,焊缝各项指标均满足或超过原指标;同时,减少了备件损耗,延长了Cr25Ni20Si2钢的使用寿命,节约了资金,为厂年节约炉卷资金400余万元(不包括检修费用、停产时间上的损失等等),且板形和炉卷的质量都有很大的提高,对相关

产业具有一定的现实指导意义。

(编辑:胡玉香)

(6)焊缝要分段焊接,以减小热循环引起的焊

接应力。

(7)焊前,将焊条烘干:A412经250℃烘焙1h;A437经250℃烘焙1

h。

(8)在焊接过程中发现有裂纹时,马上停止焊接,用碳弧气刨彻底清除裂缝缺陷并找出原因后方

Discuss

Oil

Weldability

and

TechnicalityofSteckelSteelofCr25Ni20Si2

WANGJiajan

(Shanxi

TaigangStainlessSteelCo.,Ltd.,Taiyuan

030009,China)

Abstrct:Aweldingtechniqueand

were

weldingmaterialmatcheswithdealingcoilthermalchecking

foundby

savingtime

analyzingweldabilityandweldingandsavinglabourinwelding.

material

ofbase

metal,and

itisattainedpurposeof

Keywords:Cr25Ni20Si2,thermalchecking,weldability,weldingmaterial

(上接第47页)当进行变频和工频在线同步切换

时,系统会检查风机现在运行的频率、转速、相位差等

节能比率在43%左右,大大降低了电耗。电动机实现了真正的软启动、软停车,变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流,使风机工作平稳,风机轴承磨损减少,延长了电机,风机的使用寿命和维修周期。该系统的稳定运行,对同类设备具有推广价值。

(编辑:苗运平)

参数,当与电网相匹配后,切换到电网工频运行。

4结语

该系统于2010年3月投入使用,投运后,运行情况良好,风机运行稳定,安全可靠。节能效果显著,

ApplicationofHigh-voltageFrequency

ConverterintheExhaustFan

CHENGe

(ShamdTaigangStainlessSteel

Co.,Ltd.,Taiyuan

030003,China)

Abstract:AccordingtotheactualsituationofSinter,theauthorsintroducetheapplicationofhish-voltage

frequency

converter

intheexhaust

fan,anditexplainstheenergyconservationprincipleof

thisfrequencyconverter,aswellastherelationbetweentheflow,powerandspeed.Italsoexpounds

thesystemstructure,configuration,andfunctions.Thissystemworksstablyand

ofenergyconservationisverywell.

reliably.The

effect

Keywords:exhaustfan,high-voltagefrequency

converter,energy

conservation

万方数据

高压变频器在烧结主抽风机上的应用

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

陈戈, CHEN Ge

山西太钢不锈钢股份有限公司,山西,太原,030003山西冶金

SHANXI METALLURGY2010,33(4)

本文读者也读过(9条)

1. 杨绍令. 王兴璞. 李真明. 周佳梅 济钢2×90m2烧结主抽风机改造实践[期刊论文]-山东冶金2004,26(2)2. 黄河清 重钢2×360m2烧结主抽风机变频调速的应用[期刊论文]-科技信息2009(16)

3. 马世立. 杨文喜. 殷卫民. Ma Shili. Yang Wenxi. Yin Weimin 高压变频调速装置在转炉烟气净化及煤气回收系统的应用及发展前景[期刊论文]-环境工程2007(z1)

4. 徐建峰 液态软起动装置在烧结主抽风机的应用[会议论文]-20085. 朱忠荣. 李文渊. 蒋绍游 烧结主抽风机性能优化与实践[会议论文]-2003

6. 蔡洪亮 ABB高压变频器在石化挤出机上的应用[期刊论文]-黑龙江科技信息2009(25)

7. 刘澜文. Liu Lanwen 大型泵站同步电机启动方式综合分析[期刊论文]-水利水电工程设计2006,25(4)

8. 赵洪刚. 黄鹤松. 薛琳. 朱述川. ZHAO Hong-gang. HUANG He-song. XUE Lin. ZHU Shu-chuan 主扇风机在线特性监测装置的设计[期刊论文]-煤矿机械2010,31(8)

9. 温良英. 王勇. 陈登福. 马世立. 龙战军. 张生富 影响LF精炼炉盖内气体流动的主要因素分析[会议论文]-2008

引用本文格式:陈戈. CHEN Ge 高压变频器在烧结主抽风机上的应用[期刊论文]-山西冶金 2010(4)

翁嫠爹器

山西冶是

SHANXIMETALLURGY

Total126No.4,2010

高压变频器在烧结主抽风机上的应用

山西太原030003)

(山西太钢不锈钢股份有限公司,

摘要:结合烧结生产的实际工况,介绍了高压变频器在主抽风机上的应用,阐述了变频器的节能原理,以及风机的风量、功率、转速之间的关系,详细叙述了该系统的结构、配置和功能。系统运行稳定可靠,节能效果显著。关键词:抽风机高压变频器节能中图分类号:TM921.51

文献标识码:B

收稿日期:2010-06-28

烧结矿的生产就是将含铁A-#Jf4、燃料、溶剂等按比量消耗在管网中,以耗费大量能源为代价;采用高压大功率电机,耗能则更大;而采用变频器调速来调节风量的方法,其效率最高。对于交流电动机来说,目前

例混和在一起,加适量的水润湿后铺在烧结设备上,从上向下点火进行烧结。烧结主抽烟风机的主要作用是

通过烟道进行抽风,产生负压,使烧结机混合料中的固

国际上公认交流变频调速是性能最佳的调速方式,它的特点是效率高、调节精度高、节省能源。因为风量随

转速的一次方下降,而其轴功率则按转速的三次方规律下降,所以通过变频调速的方式节能效果显著。

体燃料自上而下充分燃烧,达到烧结的目的并将烧结过程中产生的各种气体通过烟道、电除尘器、消音器等由烟囱排出。烧结时的风量必须控制准确,否则,烧结矿就会因燃烧不充分而影响质量,甚至报废。

山西太钢不锈钢股份有限公司(以下简称太

钢)炼铁厂新建450m2烧结机,配套有2台10

760

从流体力学的原理得知,叶片式风机轴功率P

与风量Q的关系为:

kW

同步电机拖动的主抽风机,采用罗宾康的高压变频器对风机进行调速。2台主抽风机分别对应2套变频器及配套附属设备。在正常生产时,闸门100%全

部打开固定不动,通过变频器调节主抽风机的转速,来达到满足生产工艺所需要的风量、风压。通过变频

Pi—Q3

万一覆

当电动机的转速由/1,。变化到,12时,Q,H(风

压),P与转速的关系:

n、一Q、一圣|PI一~|H、№一Q:一VP2一VH2

可见风量p和电机的转速n是成正比关系的,而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80%的额定风量时,通过调节电机的转速至

调速来调节风量而不是通过调节风门来调节风量,不但可以使风量可以精确调节,而且可以达到节能减排的目的。主抽风机系统结构示意图见图l。

卜蘸N恻I厂——]\^

[二讲

I叫

!兰墼±皇曼生篓k1】F=

栩¨

丁1j

2号主抽j

额定转速的80%,即调节频率到40Hz即可,这时所需功率将仅为额定的51.2%。

风量p与风压日的关系见下页图2。由图2可知,当所需风量从Q,减小到Q:时,如果采用调节风门的办法,管网阻力将会增加,管网特性曲线上移,系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点

运行,所需轴功率B与面积H2Q:成正比;如果采用调速控制方式,风机转速由m下降到№,其管网特性

,1

f,,

i.|

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卜I

闸『J1目蕾抽风机

.图1主抽风机系统结构示意图

1采用变频器调速的节能原理

并不发生改变,但风机的特性曲线将下移,因此其运行工况点由A点移至c点。此时所需轴功率P3与面积风Q成正比。从理论上分析,所节约的轴功率△P

通过风门调节风量这种调节方式是比较常用的一种方式,它的特点虽然结构简单、投资小,但它把能

作者简介:陈戈(1976-),男,现在太钢自动化公司工作,工程师。Tel:0351—3015473,E-mail:tgzdhchen@163.com

与(日卅,)×(%口’一&仉)的面积成正比。同时,调速

前后风机效率不变,可以保证在高效区运行,而风门调

万方数据

20lo年第4期陈戈:高压变频器在烧结主抽风机匕的应用

毫凰

幽匮胁

幺Ql

风量,Q图2

Q胡曲线

节将改变风机效率,风机偏离额定点越远,效率越低。

2变频调速系统组成和特点

(1)变频调速系统组成。变频调速系统采用的是水冷式30脉冲完美无谐波罗宾康高压变速调速器。变频调速系统由1个进线柜、1个预充电及变压器柜、5个功率单元柜、1个输出/控制柜、1个冷却控制柜、1个输出电抗器柜这6部分组成。

(2)变频调速系统特点。罗宾康完美无谐波系列高压变频器产品从根本上解决了以往高压变频应用中遇到的很多问题,为用户提拱了高效、高功率因数又无谐波干扰的一体化先进高压变频产品。它采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。该变频器具有对电网谐波污染极小,输入功率因数高,输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、面/山及共模电压等问题的特性,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机。高压变频器的系统结构图见图3。

3传动系统功能

高压变频调速装置具有新型功率单元旁路技术。当逆变器中的功率单元发生故障后,故障的功率

单元在250ms内自动旁路,并支持中心点偏移式旁

路方案,故障单元旁路后,最大可承受45%的电压下降。这样就可以保证在烧结矿生产时,不会由于个别功率单元出现故障主抽风机停机,而造成废品的产生。可以使主抽风机变频运行和工频运行,并支持在线同步切换。两部主抽风机可以由2个变频器中的任一台启动,并调速运行。风机可以根据需要切换到

10

kV电网上,实现同步并进行全压运行。而且两部

风机均能够根据操作工的指令顺利地从全压运行切换回变频控制。传动系统结构图见图4。当由1号变频VFDl启动l号风机MMl时,系统检测正常后,

万方数据

图3高压变频器的系统结构图

时保证MBClB、DSC2、MBLl、MBM21断开,然后合l号变频VFDl启动2号风机MM2时,系统检测正常后,发出指令,合高压柜IBCl、OBCl、MBClB、图4传动系统结构图

(下转第70页)

发出指令,合高压柜IBCl、OBCl、MBClA、DSCl,同MBMll,开始启动,并根据所需风量进行调速。当由DSC2,同时保证MBClA、DSCl、MBL2、MBMll断开,然后合MBM21,开始启动,并根据所需风量进行调速。同理可以由2号变频VFD2启动l号风机MMl和2号风机MM2。

・70・

E一—燃愚1

第33卷

乜一Inall:Vellnsx~掣Z.鲫n

0:一

(4)多层焊时,用锤击法敲击坡口边缘及焊缝

金属,以细化晶粒减少焊接应力。

(5)底层焊时,要适当减小焊接速度以增加焊缝厚度,防止裂纹的产生。

可施焊。4结语

使用该补焊技术,焊缝各项指标均满足或超过原指标;同时,减少了备件损耗,延长了Cr25Ni20Si2钢的使用寿命,节约了资金,为厂年节约炉卷资金400余万元(不包括检修费用、停产时间上的损失等等),且板形和炉卷的质量都有很大的提高,对相关

产业具有一定的现实指导意义。

(编辑:胡玉香)

(6)焊缝要分段焊接,以减小热循环引起的焊

接应力。

(7)焊前,将焊条烘干:A412经250℃烘焙1h;A437经250℃烘焙1

h。

(8)在焊接过程中发现有裂纹时,马上停止焊接,用碳弧气刨彻底清除裂缝缺陷并找出原因后方

Discuss

Oil

Weldability

and

TechnicalityofSteckelSteelofCr25Ni20Si2

WANGJiajan

(Shanxi

TaigangStainlessSteelCo.,Ltd.,Taiyuan

030009,China)

Abstrct:Aweldingtechniqueand

were

weldingmaterialmatcheswithdealingcoilthermalchecking

foundby

savingtime

analyzingweldabilityandweldingandsavinglabourinwelding.

material

ofbase

metal,and

itisattainedpurposeof

Keywords:Cr25Ni20Si2,thermalchecking,weldability,weldingmaterial

(上接第47页)当进行变频和工频在线同步切换

时,系统会检查风机现在运行的频率、转速、相位差等

节能比率在43%左右,大大降低了电耗。电动机实现了真正的软启动、软停车,变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流,使风机工作平稳,风机轴承磨损减少,延长了电机,风机的使用寿命和维修周期。该系统的稳定运行,对同类设备具有推广价值。

(编辑:苗运平)

参数,当与电网相匹配后,切换到电网工频运行。

4结语

该系统于2010年3月投入使用,投运后,运行情况良好,风机运行稳定,安全可靠。节能效果显著,

ApplicationofHigh-voltageFrequency

ConverterintheExhaustFan

CHENGe

(ShamdTaigangStainlessSteel

Co.,Ltd.,Taiyuan

030003,China)

Abstract:AccordingtotheactualsituationofSinter,theauthorsintroducetheapplicationofhish-voltage

frequency

converter

intheexhaust

fan,anditexplainstheenergyconservationprincipleof

thisfrequencyconverter,aswellastherelationbetweentheflow,powerandspeed.Italsoexpounds

thesystemstructure,configuration,andfunctions.Thissystemworksstablyand

ofenergyconservationisverywell.

reliably.The

effect

Keywords:exhaustfan,high-voltagefrequency

converter,energy

conservation

万方数据

高压变频器在烧结主抽风机上的应用

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

陈戈, CHEN Ge

山西太钢不锈钢股份有限公司,山西,太原,030003山西冶金

SHANXI METALLURGY2010,33(4)

本文读者也读过(9条)

1. 杨绍令. 王兴璞. 李真明. 周佳梅 济钢2×90m2烧结主抽风机改造实践[期刊论文]-山东冶金2004,26(2)2. 黄河清 重钢2×360m2烧结主抽风机变频调速的应用[期刊论文]-科技信息2009(16)

3. 马世立. 杨文喜. 殷卫民. Ma Shili. Yang Wenxi. Yin Weimin 高压变频调速装置在转炉烟气净化及煤气回收系统的应用及发展前景[期刊论文]-环境工程2007(z1)

4. 徐建峰 液态软起动装置在烧结主抽风机的应用[会议论文]-20085. 朱忠荣. 李文渊. 蒋绍游 烧结主抽风机性能优化与实践[会议论文]-2003

6. 蔡洪亮 ABB高压变频器在石化挤出机上的应用[期刊论文]-黑龙江科技信息2009(25)

7. 刘澜文. Liu Lanwen 大型泵站同步电机启动方式综合分析[期刊论文]-水利水电工程设计2006,25(4)

8. 赵洪刚. 黄鹤松. 薛琳. 朱述川. ZHAO Hong-gang. HUANG He-song. XUE Lin. ZHU Shu-chuan 主扇风机在线特性监测装置的设计[期刊论文]-煤矿机械2010,31(8)

9. 温良英. 王勇. 陈登福. 马世立. 龙战军. 张生富 影响LF精炼炉盖内气体流动的主要因素分析[会议论文]-2008

引用本文格式:陈戈. CHEN Ge 高压变频器在烧结主抽风机上的应用[期刊论文]-山西冶金 2010(4)


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