【钢铁行业】 IDrive系列高压变频器在300立方炼铁高炉风机上的应用

　　广西盛隆冶金有限公司始建于2003年，地处西部地区第一大港防城港，是由福建吴钢集团联合闽籍民营企业家在防城港市投资创办的股份制民营企业，是在西部大开发浪潮中由广西福建商会牵线引进的“百企入桂”重点项目。投产运行以来，高炉鼓风机及烧结风机的水阻柜经常出故障，维修量较大，而且能耗极高。
　　众所周知，风机的选型是按照满负荷状态设计的，而实际生产过程中由于工况和风量的变化，高炉所需求的风量也随之变化，大部分风机采用调节进风口、出风口阀门的开度来实现，而该方法是以增加风阻、牺牲风机的效率来达到要求的。为响应国家节能减排之号召，利用变频调速技术改变设备的运行速度来调节风量的大小，既可以满足生产要求，又能达到节约电能的效果。
　　经过再三的选型比较，最终选择上海亿思特电气股份有限公司生产的IDrive系列高压变频器。自使用以来，设备运行良好，节能效果相当显著。

　　二、变频改造项目的实施

　　1.变频改造项目考虑的主要参数

　　（1）电压等级
　　我国高压电机常用电压等级为6kV和10kV，另有少量3kV等级的高压电机。绝大部分的高压变频器输入都有一个隔离变压器，所以变频器输入电压通常能满足不同电网电压等级的要求。对于技改项目，本来电机工频运行，由于通常不会更换电机，加装变频器后，要求变频器的输出电压和电网电压一致。
　　（2）电压源型和电流源型
　　目前绝大部分的高压变频器均属于交直交型变频器，按中间直流环节所用储能元件的不同，可分为电压源型和电流源型。
　　电流源型变频器的优点是能量可以回馈电网，可以实现四象限运行。电源侧常采用三相桥式晶闸管整流电路，输入电流的谐波较大，输入功率因数一般较低，电网电压波动较大时容易停机。
电压源型高压变频器由于采用二极管不可控整流，输入功率因数相对较高，且不易受电网电压波动的影响，在电网条件比较差的应用场合。
　　（3）输出波形及对电机适用性
　　输出谐波对电机的影响主要有：引起电机附加发热，导致电机的额外温升，电机往往要降额使用，谐波还会引起电机转矩脉动，噪音增加，所以检测波形应稳定、谐波少。
　　（4）节电率
　　如风机或水泵，应用变频器后节电率和变频器本身关系不大，主要由改造前变频器的运行工况决定。如原来挡板、阀门的开度等。
　　（5）旁路柜或切换柜（选配）
　　旁路柜或切换柜开关可根据用户工况要求选用隔离刀闸、真空接触器或两者的组合方式。旁路柜的作用是在变频器退出运行后，将电机投入工频电网运行，保证生产的连续性。
切换柜的作用是将变频器输出切换到不同电机。

　　2.日常工作中应注意的几点问题

　　（1）变频器应用的环境与散热问题
　　作为电力电子设备，由于产生约3%～4%的损耗发热需要散热（一般采用风冷散热），所以高压变频器应加强防尘处理和日常维护，并定期进行吹灰除尘。
　　（2）谐波干扰问题
　　谐波超标会使电网中的元件产生附加的谐波损耗，并将导致继电保护和自动装置的误动作，影响各种电气设备的正常工作。为避免控制干扰，高压变频器的控制线应采用屏蔽电缆且单端接地，在布线时与动力缆分设在不同的电缆桥架内。
　　（3）风机工况发生变化负荷瞬间增大跳车问题
　　对风机不定期的尖峰负荷运行状况进行全方位、针对性的检测，消除风机工况发生变化负荷瞬间增大故障隐患，确保设备的平稳运行，这样降低了电机、风机设备的故障率。

　　三、改造后效益分析

　　1.直接效益

　　鼓风机电机参数：额定功率3350KW，额定电压10KV，额定电流217.5A，额定转速2800r/min，功率因素0.88，风机电机在正常工频工作状态下的电流为160A。
　　装上变频器电流120A，节约40A电流。折合电量：
　　1.732×40×10×0.88=610KW
　　电价按照0.5元计算,每月节约电费
　　610×24×30×0.5=21.96万元

　　2.间接效益

　　高炉风机采用高压变频调速控制后，除实现节能降耗经济效益外，其它方面的效益也是明显的：
　　1) 变频改造后，实现电机软启动，启动电流小于额定电流值，启动更平滑；
　　2) 电机以及负载转速下降，系统效率得到提高，取得节能效果；大大减少了对设备的维护量，节约了人力物力资源；
　　3) 由于电机以及负载采用转速调节后，工作特性改变，设备工况得到改善，延长设备使用寿命；
　　4) 功率因数由原来的0.8左右提高到0.95以上，不仅省去了功率因数补偿装置，而且减少了线路损耗；
　　5) 厂房设备噪声污染将降低；
　　6) 能提高整个系统的自动化水平和工艺水平；
　　7) 节能减排，减少了温室气体的排放，保护了环境；
　　8) 负载改变频后，由于变频器采用单元串联多重化技术，因此在理论上可以消除31次以下谐波；由于实际制造工艺的限制，网侧电压谐波总含量可以控制在2%以内，电流谐波总含量小于2%，延长了电机的使用寿命；
　　9) 变频输出采用PWM技术控制，输出电压波形基本接近正弦波，谐波总含量小于2%，上述指标均满足IEEE-519国际电能质量谐波标准要求；延长了电机的使用寿命。

　　四、日常巡检与维护

　　1.运行数据记录，故障记录

　　每天要记录变频器及电机的运行数据，包括变频器输出频率，输出电流，输出电压等参数，与合理数据对照比较，以利于早日发现故障隐患。变频器如发生故障跳闸，务必记录故障和跳闸时变频器的运行工况，以便具体分析故障原因。

　　2.变频器日常检查

　　每两周进行一次，检查记录环境温度，散热器温度；察看变频器有无异常振动，声响，风扇是否运转正常。

　　3.变频器保养

　　变频器每季度要清灰保养1次。保养要清除变频器内部和风路内的积灰，脏物，将变频器表面擦拭干净；仔细察看变频器内有无发热变色部位。
　　（1) 夏季温度较高时，应加强变频器安装场地的通风。确保周围空气中不得有过量的尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体；
　　（2) 夏季是多雨季节，防止雨水进入变频器室，确保变频器安装的环境清洁干燥。
　　4.每次维护变频器后，要认真检查有无遗漏的螺丝及导线等，防止小金属物品造成变频器短路事故。特别是对电气回路进行较大改动后，确保电气连接线的连接正确、可靠。

　　五、现场服务

　　现场服务是服务企业与客户交流的终端，企业大量服务举措都是通过现场员工为顾客提供服务来实现的，现场服务水准的高低直接关系到企业的服务终端——现场服务，并对贯彻企业管理制度、提升企业竞争力有着直接影响。