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高壓大功率變頻器在轉爐生產中的應用

作者:本站    來源:原創    時間:2016-08-29     瀏覽量:4335

  一、背景情況
  轉爐吹煉過程中,爐口會排出大量棕紅色的煙氣,煙氣溫度高、含有易燃氣體和金屬顆粒,對煙氣必須冷卻、凈化,由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收系統中備用。每個轉爐都配有一套除塵系統,除塵系統采用二級文氏管煙塵凈化方式,煙道直徑Φ1.8m,煙氣輸送管線620mm,風機型號D900,電機功率630KW/6KV。由于轉爐周期性間斷吹氧,為滿足節能和環保要求,要求風機在整個煉鋼工作周期內變速運行,吹氧時高速運行,不吹氧時低速運行。原來采用液力耦合器調速,高速2700r/min(設計2900r/min),低速800r/min。由于液力耦合器技術的局限性,使得:
  1. 調速范圍在30%~90%之間,轉速不穩定;而且,低速800r/min仍然偏高,造成能源浪費,高速運行時,液力耦合器有時丟轉,轉爐爐口冒煙;
  2. 經過多年的使用,液力耦合器已嚴重老化,需經常更換軸承,造成轉爐停產,不能滿足連續生產的需要。
  3. 電動機的效率低,損耗大,尤其低速運行時,效率極低;
  4. 調節精度低、線性度差,響應慢;
  5. 啟動電流比較大,影響電網穩定;
  6. 液力耦合器故障時,無法切換至工頻旁路運行,必須停機檢修;
  7. 漏油嚴重,對環境污染大;
  鑒于液力耦合器存在上述眾多問題,對其進行改造已成當務之急。
  為了提高風機的運行效率,解決使用液力耦合器帶來的眾多問題,煉鋼廠決定進行變頻改造。
  二、變頻器改造方案
  1. 要求變頻器要有高可靠性,長期運行無故障。
  2. 要求變頻器有旁路功能,一旦出現故障,可使電機切換到工頻運行。
  3. 調速范圍要大,效率要高。
  4. 具有邏輯控制能力,可以自動按照吹氧周期升降速。
  5. 有共振點跳轉設置,能使電機避開共振點運行,讓風機不喘震。
  經過多方調研、比較,制定了1號轉爐除塵風機的變頻改造方案,改造方案如下:
  1、設備配置
  KM:變頻器供電的高壓真空斷路器
  KG1、KG2、KG3: 真空接觸器
  BPQ:CSHF-800/06變頻器
  DJ: 630KW/6KV異步電動機。
  KM為原有高壓開關,KG1、KG2、KG3。
  風機高速運行時,如果變頻器出現嚴重故障,應將電機自動切換到工頻電網運行,當前吹煉周期結束后,自動斷開KG3,檢修變頻器,變頻器檢修完畢后,通過復位按鈕,自動返回原變頻調速狀態。如果在低速運行,則立即斷開KG3,開始檢修。這樣,在變頻器出現嚴重故障時,系統能夠自動轉入工頻電網中,負載不用停機,滿足現場不能停機的要求。
  2、電機及風機參數
  電機參數:            風機參數:
  型 號:               型號:D900-13-2
  額定功率:630KW         進氣容積流量:900m3/min(混合煤氣)
  額定電壓: 6KV          壓力增加值: 2600mmH2O
  額定頻率: 50Hz         進氣溫度: 35℃
  額定電流:64A          主軸轉速: 2975rpm
  額定功率因數:0.89        軸功率: 540kw
  額定效率: 92.5%
  額定轉速: 2970rpm
  3、除塵風機工藝要求
  1)吹煉工藝周期
  A到B為兌鐵加廢鋼時間。
  B到C為風機升速時間,可以調節。
  C到D為吹氧時間。
  D點風機開始減速。
  D到E為倒爐測溫取樣時間。
  E到F為出鋼時間。
  F到G為濺渣時間。
  整個吹煉工藝周期約23分鐘,其中高速時間(C到D)13分鐘。高速定為45Hz,可以調節;低速定為5Hz,可以調節。
  2)變頻器和現場接口
  在B點,由現場提供一對閉合節點(氮氧轉換點),變頻器從低速向高速啟動。在C點,變頻器到達高速后,給現場提供一對閉合節點(高速狀態節點),以便現場操作工進行下氧槍工作。在D點,現場向變頻器提供另一對閉合節點(風機減速點),變頻器開始降速,降速時間不作具體要求,但在減速過程中如果需要提速,變頻器應能滿足提速要求。
  風機轉速、氮氧切換節點、氧槍位置節點三者滿足如下關系:
  現場提供給變頻器的兩對節點(氮氧轉換點、風機減速點)及變頻器提供給現場的高速狀態節點均為無源節點,具有5A/30VDC或0.8A/230VAC的容量。
  3)變頻器技術指標
  輸入電壓           三相交流有效值 6.3KV±10%
  輸入頻率           50±5Hz
  輸出電壓           三相正弦波電壓0-6KV
  輸出頻率           0-50Hz
  頻率分辨率          0.01HZ
  加速時間           可按工藝要求設定
  減速時問           可按工藝要求設定
  頻率設定方式         高低兩級速度,可在0-50Hz范圍內調整
  故障診斷及檢測        自動檢測,自動定位
  網側功率因數         0.95(高速時)
  過載保護           120%l分種(每10分鐘)、150%立即保護
  防護等級           IP20
  環境溫度           0-40℃
  環境濕度           90%,無凝結
  海拔高度           1000米以下
  三、設備運行情況
  2006年底定購了我公司一臺高壓變頻器,型號為CSHF-800/06,2007年1月16日變頻器正式投入使用。
  1、 同原來使用液力耦合器比較,湖南中科電氣有限公司生產的高壓變頻器有以下優點:
  運行穩定,安全可靠。原來使用液力耦合器須經常更換軸承,每次需停爐半天左右,帶來的巨大的經濟損失。湖南中科電氣有限公司生產的變頻器具有免維護的特點,只需定期更換柜門上的通風濾網,不用停機,保證了生產的連續性。
  2、節能效果顯著,大大降低了噸鋼電耗。
  3、電動機實現了真正的軟啟動、軟停運,變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦波電流,降低了電機的故障次數。同時,變頻器設置共振點跳轉頻率,避免了風機長期在共振點運行,使風機工作平穩,風機軸承磨損減少,延長了電機、風機的使用壽命和維修周期,提高了風機的利用率。
  4、變頻器自身保護功能完善,同原來繼電保護比較,保護功能更多,更靈敏,大大加強了對電機的保護。在變頻器調試期間,變頻器自動保護,報電機過流。經檢查發現電動機有一相線鼻子發生斷裂,電機缺相運行,造成過流。我們及時進行了檢修,避免了事故的擴大化。
  5、變頻器同現場信號無縫接口,滿足生產的需要。變頻器內置PLC,現場信號接入靈活。轉爐為變頻器提供一對高速、低速節點,變頻器按照節點的狀態自動高速、低速往復運行;將以前儀表柜中的轉爐的煙氣流量、煙氣溫度信號接入變頻器,把儀表柜拆除,大大節約了場地。變頻器自帶轉速測定,原來同電機相連的測速器也被取消,由變頻器為現場直接提供電機轉速指示,
  6、適應電網電壓波動能力強。
  7、同液力耦合器比較,在加速期間大大減小了噪聲,削弱了噪聲污染。由于不用定期拆換軸承,減少了機油對環境的污染,使風機房的現場環境有了極大改善。
  四、結束語
  從幾個月的運行情況來看,湖南中科電氣有限公司生產的CSHF-800/06高壓大功率變頻器性能好,可靠性高,節能效果明顯,滿足連續生產對調速系統的要求。
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