【關(guān)鍵詞】冶金;節(jié)能改造;高壓大功率同步電機;燒結(jié)主抽風機;高壓變頻器

眾所周知，冶金行業(yè)是國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的耗能大戶和污染大戶。在冶金行業(yè)生產(chǎn)過程中，風機和水泵的耗電量占到其生產(chǎn)成本的35%～45%。近幾年，國家實行節(jié)能減排政策，針對冶金行業(yè)等耗能大戶重點改造;通過幾年的發(fā)展和總結(jié)，現(xiàn)國產(chǎn)高壓變頻器在風機水泵負載上的節(jié)能技術(shù)日趨成熟，節(jié)能減排效果明顯 。

在冶金行業(yè)有諸多設(shè)備具有變頻應(yīng)用前景和空間，但是其中廣泛推廣、被眾多用戶所接受的還主要集中在風機和循環(huán)水泵兩類負載上。冶金行業(yè)典型應(yīng)用負載有很多種，其中燒結(jié)主抽風機、高爐鼓風機及制氧壓縮機的功率較大，其運行速度由不同工

況而改變，節(jié)能改造效果明顯。燒結(jié)主抽風機由于其工藝的節(jié)能空間大，很多EMC廠家對其改造很感興趣。

圖1 同步電機及主抽風機

一 背景

1.1燒結(jié)工藝過程

為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產(chǎn)出的鐵精礦制成10～25mm的塊狀原料鐵礦粉。造塊目前主要有兩種方法：燒結(jié)法和球團法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團礦。目前以抽風工藝燒結(jié)為多，燒結(jié)機分為帶式和環(huán)式。

燒結(jié)工藝是指根據(jù)原料特性所選擇的加工程序和燒結(jié)工藝制度，它對燒結(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量有著直接而重要的影響。按照燒結(jié)過程的內(nèi)在規(guī)律選擇合適的工藝流程和操作制度，利用現(xiàn)代科學技術(shù)成果，強化燒結(jié)生產(chǎn)過程，能夠獲得先進的技術(shù)經(jīng)濟指標，保證實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗。本生產(chǎn)工藝流程有原料的接受，兌灰，拌合，篩分破碎及溶劑燃料的破碎篩分，配料，混料，點火，抽風燒結(jié)，抽風冷卻，破碎篩分，除塵等環(huán)節(jié)組成。目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風燒結(jié)機生產(chǎn)燒結(jié)礦。

1.2節(jié)能改造

河北龍鳳山鑄業(yè)燒結(jié)廠燒結(jié)為110m2的帶式燒結(jié)，該線配置了1臺上海某電機廠10kV/5600kW有刷同步電機，負載為燒結(jié)主抽風機(圖2);另外2臺10kV/710kW異步電機，負載為燒結(jié)環(huán)冷風機，一用一備。目前主抽風機啟動運行方式為工頻異步降壓軟運行，同步投勵。

該生產(chǎn)線的主抽風機為擋板調(diào)節(jié)， 燒結(jié)機料厚在700mm左右，根據(jù)料層的透氣性，主抽風機風門開度在70%左右，維持負壓在-16 kPa，以保證成品率為準。環(huán)冷風機以保證冷卻效果為準。此方案主要對燒結(jié)主抽風機進行變頻改造和分析。

圖2 主抽風機煙囪

二、改造方案

2.1 設(shè)備參數(shù)

電機額定電壓10KV，額定功率5600KW，功率因素0.9，采用Y型接法。風機具體參數(shù)如下：

風機參數(shù)	廠家	陜西鼓風機（集團）有限公司
	型號	L2N3448.06.92.DBL6T
	進口流量	780000m3/h
	進口壓力	-16.5kPa
	風門開度	70%(根據(jù)燒結(jié)料，在70左右調(diào)節(jié))
	入口壓力	-16kPa(根據(jù)燒結(jié)料，會有變化)

2.2 技術(shù)方案

根據(jù)現(xiàn)場負載情況，配置由匯川公司生產(chǎn)的高壓變頻器HD93-J100/7000-DN,該產(chǎn)品具有設(shè)計余量大、過載能力強，操作方便，質(zhì)量可靠等優(yōu)點。

1) 主回路：采用一拖一自動旁路方案，見圖3。

2) 變頻運行方式：1QF為用戶側(cè)高壓開關(guān)柜，其中KM1、KM2為交流接觸器、QF1

3) 為真空斷路器,KM1 KM2 與QF1之間有電氣互鎖。自動旁路柜變頻勵磁柜與變頻器配套提供，電機及用戶側(cè)高壓斷路器1QF保留甲方原有設(shè)備。

4) 工頻運行時，KM1、KM2斷開 將勵磁刀閘切換到工頻勵磁系統(tǒng);QF1閉合，水阻軟起裝置投入工頻回路，同步電機的啟動、運行、停機過程按照原有邏輯進行。

5) 變頻運行時，QF1斷開，變頻勵磁系統(tǒng)可以利用匯川技術(shù)專用同步勵磁控制系統(tǒng)，KM1與KM2閉合，將勵磁刀閘切換到變頻勵磁系統(tǒng)。變頻器上電時，斷路器1QF閉合，HD93高壓變頻器啟動時，以電勵磁同步機矢量控制方式拖動同步電機啟動。

6) 變頻停機時，從現(xiàn)場向變頻器下達“停機”命令，變頻器驅(qū)動同步電機減速至完全停機，然后停止輸出電壓電流。z*后在現(xiàn)場分斷斷路器1QF，由其輔助觸點通知勵磁裝置滅磁，滅磁完成后關(guān)閉勵磁裝置電源。遇到故障時，變頻器在停止電壓電流輸出的同時，立即分斷上級斷路器1QF，由變頻器主控通知勵磁裝置滅磁，然后投到工頻運行。

圖3 主回路方案

f) 控制回路：在風機房操作箱實施遠程調(diào)速、遠程監(jiān)控運行頻率和輸出電流等。

圖4 匯川機旁操作箱

圖5 高壓變頻現(xiàn)場運行照片
 

圖6 現(xiàn)場調(diào)試與培訓

三、 結(jié)束語

HD93系列高壓變頻器為匯川技術(shù)針對大功率同步電機研發(fā)的專機，該系列高壓變頻器以獨特的電勵磁同步機矢量控制方式，很好地解決了大功率同步電機啟動困難的問題，而且較同類廠家需要給電機加裝軸編碼器的運行方式，HD93系列在現(xiàn)場操作上變得更加方便簡單。此次改造的燒結(jié)主抽風機良好運行，也有力證明了匯川技術(shù)的同步機矢量控制技術(shù)較同類廠家的控制方式更先進。目前，HD93系列高壓變頻器可用于冶金、電力、石化、礦山、建材和市政等領(lǐng)域;可以拖動的負載有風機水泵、皮帶機、空壓機等。