高压变频器在电炉除尘风机中的应用_编码器_电机

高压变频器在电炉除尘风机中的应用

2008/11/3 17:22:00

摘要：本文结合电炉生产的实际工况，介绍了山东新风光电子科技发展有限公司研制生产的单元串联多电平高压大功率变频器在湖北新冶钢铁厂4#电炉除尘风机中的应用。通过改造，实现了电炉除尘风机的高效运行，达到了节能降耗的目的。
关键词：高压大功率变频器单元串联多电平节能
Abstract: The paper introduces the application of the cell cascaded high voltage inverter produced by Shandong Xin Fengguang Electronic Technology Develops Co.,Ltd, and in the No 4 electric cooker fan of Hubei Xinye Steel Factory. The reconstruction realizes high effect of the electric cooker fans, achieves the purpose retrenching energy.
Key words: High voltage high power inverter Multi-level inverter cell cascaded Energy-saving

1．引言：
随着世贸组织的加入和市场经济的不断加剧，节能降耗、提高生产效率成为企业提高产品市场占有率、竞争力的有效手段之一。而高压大功率变频调速技术的日益成熟，使得该项技术广泛应用于冶金、石油、化工、电力、水泥、给排水、制药、造纸、污水处理等各个行业。湖北新冶钢铁有限公司二炼钢厂正是在这种形势下，对电炉除尘系统进行高压变频技术研究改造的。
电炉主要是通过用废钢、铁合金和部分渣料进行配料冶炼，根据不同的钢种要求，可以接受高炭铬铁水，然后熔制出碳钢或不锈钢钢水供炼铸用。电炉在生产过程中，产生大量烟尘，污染环境，根据国家法规，需除尘处理。电炉冶炼一般分熔化期、氧化期和还原期，其中氧化期强化脱炭，在上述三个冶炼期中，氧化期产生的烟气量最大，含尘浓度和烟气温度最高。因此，电炉除尘系统按照氧化期的最大烟尘排量进行设计，吹氧时期占整个炼钢周期的40％左右。此时风机处于满载运行，而其它时间风机处于轻载工况。改造前，不论电炉处于哪一个冶炼周期中，除尘风机均全速运行，风量调节采用入口挡板开度调节，效率低，功耗大，大量的电能白白浪费在挡板上，急需对原电炉除尘风机进行节能改造。

2．原系统工艺简介
湖北新冶钢铁有限公司二炼钢厂4#电炉为10t偏芯交流电炉，除尘器系统采用TFMC布袋式除尘器。4#电炉的炼钢周期为2小时20分钟，其中装料5~10分钟，送电熔化40~60分钟，吹氧50~80分钟，出钢3~5分钟，在电炉不同的生产阶段，电炉产生的烟气量和烟气温度不同，且差异较大。加料过程中，主要是装料时废钢及渣料产生的扬尘，需要的除尘风量不大，要求粉尘不扩散，不污染环境为标准。送电过程中是原料送电拉弧加热，引发可燃废弃物燃烧产生废气。此时，电炉需要将炉料加热至熔化状态，要求烟尘能够及时排出，又不能过多的带出炉体热量，以保证炼钢周期。而在吹氧周期，不仅要求除尘系统能够及时将烟尘排出，又必须保证炉体有合适的吹炼温度，在冲渣出钢时，主要排放物是冲渣产生的水蒸气和少量废气。
该电炉除尘系统工艺流程如下图1示：

   图1　电炉除尘系统工艺流程
     通过对4#电炉冶炼工艺分析：电炉在炼钢不同的阶段对除尘风量的大小有明显的不同，以吹氧冶炼最大，加料除尘为最小，鉴于电炉除尘系统中除尘风机的运行方式和设备特点，对除尘风机的控制制定了改造方案。原系统设备参数如下：
2.1原系统设备参数
除尘风机参数
型号               CTY20-246-12
流量               380000m3/h
风压               37000Pa
轴转速            730r/min
轴功率            630KW
电动机参数
型号               YKS500-8-8
额定功率           630KW
额定电压           6000V
额定电流           76.5A
额定转速           740r/min
额定功率因数    0.82
额定频率           50Hz
热变电阻柜参数
型号                   HTR3-100/6
额定电压           6000V
额定电流            90A
额定频率            50Hz
额定功率             700KW

3．高压变频调速系统
      湖北新冶钢铁有限公司经多方考察，比较性价比，最终选定我公司生产的风光牌JD-BP37-800F功率单元串联多电平高压大功率变频器，对4#电炉除尘风机进行调速改造。
3.1风光牌JD-BP37-800F高压变频器主要性能指标
变频器功率     800KW
额定输出电流 100A
输入频率           50Hz±5Hz
额定输入电压   6KV
允许电压波动 ±20%
输入功率因数   ≥0.98
输出频率范围   0~50Hz
输出电压范围   0~6KV
频率分辨率        0.01Hz
加速时间        可由用户生产工艺设定
减速时间        可由用户生产工艺设定
变频器效率     ≥96%
过载能力       100%连续 160%连续1min   220%允许1.5S
防护等级         IP20
3.2 JD-BP37型高压变频调速器主要技术性能
3.2.1 高——高电压源型变频器，直接6KV输入，直接6KV输出，无须任何输出变压器或滤波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝缘无损害。
3.2.2 输入功率因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置。
3.2.3 单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。
3.2.4   输出阶梯正弦PWM波形。
3.2.5 高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠。
3.2.6 完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。
3.2.7 内置PLC，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制/远程控制，适应现场多变需求。
3.2.8 采用载波移相控制技术，大大抑制了输出电压的谐波成分，保证输出波形是完美正弦波。
3.2.9 控制电源与高压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。
3.2.10采用准优化SPWM调制技术，电压利用率高。
3.2.11功率单元经24小时高温老化、150％负载试验，可靠性高。
3.2.12中文Windows 操作界面，彩色液晶触摸屏操作。用户操作监控系统界面十分友好和完善，系统包括上位机（商用PC机）、下位机（工控机）、单片机。其中单片机给用户提供一个4位LED数码显示屏和一个12键的小键盘操作平台，可对变频器进行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机（商用PC机）放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有一台变频器，上位机可省，或让客户自定。
3.2.13可接收和输出多路工业标准信号。
3.2.14可打印输出运行报表。
3.3高压变频调速系统
     风光牌JD-BP37型高压变频调速系统采用直接“高-高”变换方式，属电压源型，采用功率单元多电平串联方式，以最新型西门子IGBT为主控器件，全数字化控制，彩色液晶触摸屏控制，以高可靠性、易操作、高性能为设计目<