柳州钢厂烧结车间的主抽风机变速驱动实现了大幅度的节能

      在能源消耗、维护停工时间和产品质量方面，罗克韦尔自动化新的同步电机变频系统已经出现可喜的进步，每年节约资金400,000，因而两年内收回了投资。

背景

　　广西柳州钢厂位于中国广西省，是中国船舶制造行业厚钢板主要的生产商之一。2000年11月，工厂开始升级其烧结车间的主抽风机的变频系统，目标是节能并提高产品质量。

　　烧结车间是为炼铁高炉准备铁矿石的前道工序，是炼钢过程中的一个重要组成部分。压碎的铁矿石经过一个高温焙烧炉（1,300到1,500摄氏度），在那里铁矿石形成块状，称为“烧结矿”。对于高质量烧结矿的生产过程来说，关键是要控制好焙烧炉内的气流和气压——这是主抽风机的任务。

　　以前，焙烧炉的风量通过控制主抽风机的输出来调节。应用这种方法，不管需要多大的风量，风机电机始终以最高速度连续地运行。这样，除了效率不高外，气流和气压也很难得到精确控制，导致烧结矿的质量不稳定。车间产量的5%常常是废料，而12%的产品则需要回炉。最近，柳州钢厂申请了一个名为“优化烧结矿质量技术”的专利，该技术可以实时优化过程参数，例如烧结过程中的湿度、气流和负压。为了实现此项技术，需要的良好的过程控制，柳州钢厂管理者决定采用罗克韦尔自动化变频技术更新主抽风机电机。

挑战

　　更新过程中一个重要的要求就是新的变频技术和原来设备的集成。这其中包括主抽风机电机—一个6KV 、2,000KW的同步电机，超过10年—和一个备用的同步电机。因为每个电机有不同的励磁电压和电流，所以解决方案必须是可调的，以满足每个电机的同步励磁。

　　在变频器离线过程中，新的系统要求具有旁路接到50Hz干线电网的能力，这期间，使用同步电机的励磁调节器。

解决方案

　　柳州钢厂与罗克韦尔自动化中国中压解决方案小组一起开发出了电机变频器解决方案。“我们选择罗克韦尔自动化是因为它具有可靠的产品、先进的技术和良好的技术服务，”柳州钢厂电气设备处的吴韦君（音译）这样说道，“我们信任罗克韦尔自动化。”

　　罗克韦尔自动化提供的超乎寻常的解决方案包括一台同步电刷型电机起动器并带有励磁可调节的励磁调节器。电机起动器采用十八脉冲逆变器、十八脉冲干式变压器和十八脉冲整流器。

　　采用励磁可调的励磁调节器可以满足主同步电机和备用电机不同的励磁需求。使用输入/输出/旁路接触器柜可以使系统具有旁路导通的能力，允许使用相同的励磁系统，可以直接把电机接到6KV干线电网中。

　　新系统和原来电机的集成采用调节主抽风机电机的速度来控制焙烧炉的风量，而不采用挡板装置控制主抽风机的输出。另外，电机可以平滑的起动和停止。

　　根据需要的设定，这个基于变频器的电机控制系统被集成到变频器的闭环控制结构体系中。使用PID控制可以实时的调整烧结过程中的参数。

结论

　　新的电机变频系统自从2001年4月投入运行以来，仅有两天的停工时间，至今已为柳州钢厂带来各方面的节约。“它带来的不仅仅是显著的节能效果，”罗先生说，“Allen-Bradley公司产品的可靠性减少了由于维护和设备故障引起的停工时间。它也使得我们优化了烧结过程。”总的来说，烧结厂每年的经济效益增加了大约四十万美元。

　　显著的节能效应是通过减小主抽风机电机的平均速度来完成的，目前运行在全速的85%，就可节约电能63%——即每年二十万美元的收益。尽管现在柳州钢厂也在昼夜不停的生产，系统具有的斜坡加速能力—所谓的软起动—估计每年也能节约两万美元的维护费用。综上所述，柳州钢厂主主抽风机电机的升级项目两年半内收回了投资。

　　令柳州钢厂特别高兴的事是这次升级带来的产品质量的提高，相当于节约开支十八万八千美元。罗说，“回炉率下降了几个百分点，然而更重要的是，废品率几乎下降为零。”这应该归功于系统实现的强大的通讯能力和良好的控制精确度——系统动态调节过程参数的能力使得可以生产更加稳定均匀的产品。

　　下面的结构图描述了罗克韦尔自动化对信息化企业的概念。褐色虚线内的区域表示本文中讨论的目前的自动化水平。其余部分说明了目前罗克韦尔自动化所能够提供的从车间到企业以及更高层次集成的诸多的解决方案。