汇川HD90高压变频器在炼铁厂制粉系统排烟风机上的应用
摘要:近年来，我国高炉炼铁发展迅速，在高炉喷煤工艺和高炉操作等方面开展了广泛深入的技术攻关，取得了大量成果，但相关设备还存在一定缺陷与不足。
以高炉喷煤主排烟风机为例，能耗问题就是重中之重，与此同时，电力能源消耗在日常生产中所占比例中的持续提升，如何做好节能减耗方面的工作至关重要。
本文着重介绍HD90高压变频器在炼铁煤粉制备排烟风机中的应用，通过进行变频改造，对排烟风机进行节能优化。
关键字：HD90 高压变频器主排风机节能
一、概况
山东泰山钢铁集团是以钢铁生产深加工为主导，集能源、机械、商贸、高科技与一体的国家大型企业集团。
公司拥有1080立方高炉两座、450立方高炉四座，具备年产生铁450万吨的能力。
公司主要生产线有年产80万吨热轧窄带生产线一条；年产160万吨具有国内先进水平、采用日本JIS标准生产的热轧卷板生产线一条；年产100万吨的酸洗、冷轧卷板生产线六条。
年产60万吨不锈钢生产线；年产60万吨不锈钢热退火酸洗生产线。
本次项目改造的为炼铁厂喷煤制粉系统中的排烟风机，替换了其使用液力偶合器的调速方式，大大的提高了排烟风机的运行效率，减少了维护成本，改善了运行工艺，至2014年1月份调试完成，今运行正常，节电量可观。
图1 客户现场大门
二、工艺简介
图2 制粉工艺图
原煤由干煤棚抓斗吊运至配煤仓再经大倾角皮带机进入制粉车间主厂房原煤仓。
原煤仓下设密闭式称重给煤机，将原煤按要求给煤量送入中速磨。
煤粉干燥气采用石灰窑废气同烟气炉高温烟气混合进入中速磨，合格的煤粉在主排烟风机负压的作用下进入布袋收粉器收粉，然后经卸灰阀进入煤粉仓。
布袋收粉器排出的气体经过排烟风机后，排入大气，含尘浓度＜30mg/m3，达到国家环保要求。
主排烟风机设置在制粉系统末端，是系统唯一的动力源，能确保系统的负压状态。
主排风机主要是通过负压将磨细的煤粉吸收到布袋收粉器里，在制粉过程中起着非常重要的作用，是磨煤系统的“心脏”。
主排烟风机在最初选型时在最大负荷情况的基础上增加20%，并且采用液力偶合器调节风机速度，大大降低了风机运行效率，造成能源浪费。
结合实际运行情况，泰钢集团炼铁厂选用了由苏州汇川技术有限公司生产的HD90-J100/1250-DB高压变频器，有效的提高了主排烟风机的工作效率，节能了大量电能。
三、系统方案
1.一次系统方案
高
压
母
线
图3 一次系统方案图
汇川HD90系列高压变频器的手动旁路柜内安装3只隔离刀闸，分别隔离变频器、高压侧电源、电动机。
采用一拖一手动旁路柜，正常运行时，QF1、QS1、QS2闭合，QS3断开，采用变频器运行方式，当变频器有故障不能运行时，QF1、QS3闭合，QS1、QS2断开，采用工频运行方式。
QS1、QS3不能同时闭合，实现互锁，高压变频器与QF1进行联锁，变频器故障同时跳开QF1开关，同时允许QF1开关合闸，使系统工频旁路运行。
用户开关QF1和电机M均为现场原有设备。
2.控制方式
在正常情况下，使用变频运行，变频器的操作由DCS控制，高压变频器在DCS控制的情况下可分为手动控制和自动控制。
手动控制时，现场值班的操作人员可根据实际需求，在DCS画面的变频器频率给定框内输入需求的频率，变频器将按照给定频率运行；自动控制时，变频器的运行频率按照DCS设定的负压值，自动调节运行频率，实现自动化控制。
图4 设备及调试照片
图5 运行中HMI 画面
四、节能分析 1. 电机铭牌参数
2. 现场运行参数
3. 节能计算
液力耦合器调速状态时主排烟风机电动机的实际输出功率为：
1cos 1.73210.1560.880.941811.2d P KW ϕη==⨯⨯⨯⨯=; 以全年运行320天，电价为0.5元/度计算，液力偶合器调速状态下每年耗电量为623万度，每年耗电费为311.5万元。
变频调速状态是主排烟风机电动机的实际输出功率为：
2cos 1.73210.1430.95714.59
P KW
ϕ=⨯⨯⨯=
以全年运行320天，电价为0.5元/度计算，变频调速状态下每年耗电量为548.8万度，每年耗电费为274.4万元。
从以上计算结果可以看出，主排烟风机在采用高压变频器进行调速后，较以前采用液力偶合器调速，每年可节约耗电量为74.2万度，每年可节约的电费为37.1万元。
4.变频改造的其他优势
（1）延长了电机和管道的检修周期，减轻了检修人员的维护工作量；
（2）提高了机组自动装置的稳定性，为机组的经济优化运行提供了可靠保证；
（3）风机的运行参数得到了改善，提高了运行效率。
（4）输入侧功率因数得以提高，可省去功率因数补偿装置；
（5）可实现变频软启动，启动峰值电流和时间大为减少，避免了因大启动电流造成的绝缘老化及由于较大电动力矩造成对电机的机械冲击，延长了电机的寿命，减少了对电机的维护工作量；
（6）频率的调节性能优越，调速范围为0~100%，响应速度快，有利于提高生产工艺；（7）采用变频调节，电动机转速降低使环境噪音影响得到大大改善。
（8）液力偶合器拆除后可减少相应的检修维护费用，传动装置故障率显著下降。
五、结束语
综合看来，由高压变频器取代液力耦合器的电机调速技术改造时完全可行的，在钢铁行业日益严峻的竞争压力之下，对现有电动机进行变频改造是非常有必要的，不仅节省了大量电费，提高了厂用电效率，更改善了生产工艺，减少现场维护所需的人力财力，对钢铁企业在当前环境下拥有更强的竞争力。