高压变频调速系统在烧结主抽风机上的应用_王建华

烧结系统主抽风机的变频生产与节能应用摘要随着自动化控制技术的不断进步，冶金行业对自动化高效化、节能化有了更高的要求，本文采用高压变频控制技术对烧结主抽风机同步电动机在启动过程中实现降压、降噪、减少电网高次谐波，并在生产时可控调速，以达到节能省电效果。

关键词：高压变频器变频控制节能环保1前言高压大功率同步电动机是当前烧结主抽风机的常规配置，也是钢铁企业烧结工序中的核心设备。

烧结主抽风机的起动多采用降压起动，起动电流通常是额定电流的 3～5 倍，不仅严重冲击电网和电网中的其他用电设备，而且冲击电流导致电动机振动大、发热快、绝缘易老化。

因烧结工艺参数或配料变化，通常采用调节主抽风机风门开起度的方式来调节烧结机风箱的风压和风量，但是电动机的输出功率几乎不变，导致电能较大浪费。

因此，采用先进的高压变频技术实现主抽风机的起动和调速控制，是烧结生产提高产量和质量、降低能耗的重要措施。

2高压变频器的工作原理和系统组成2.1高压变频器的工作原理变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元等组成，三相高压电进入高压开关柜，经输入降压和移相等处理后为功率柜中功率单元供电；其次，变频控制柜中的控制单元对功率柜中功率单元进行整流、逆变控制、检测等处理，使得频率可以根据需要通过操作界面给出；最后，控制柜中控制单元将控制信息发送至功率单元中进行整流、逆变等调整，输出所需等级的电压，基本控制原理如图1所示。

图1电机的转速满足如下的关系式：n =（1-s）60f/P=F×（1-s）（P：电机极对数；f：电机运行频率;s：滑差）从式中看出，电机的同步转速F（F=60f/P）正比于电机的运行频率f，由于滑差s一般情况下比较小（0~0.05），电机的实际转速n约等于电机的同步转速n。

，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。

电机的滑差s和负载有关，负载越大则滑差增加，所以电机的实际转速还会随负载的增加而略有下降。

高压变频装置在430m2烧结主排风机上的应用摘要：本文结合宁波钢铁430m2烧结主排风机的变频起动、运行、控制，系统介绍了高压变频器的配置、一次供配电系统和控制原理，并对运行效果进行简单分析。

系统投运一年来，运行稳定、安全可靠、节能效果显著，为国内大型电机变频启动和运行提供了一种切实可行方案。

关键词：高压变频器；主排风机；应用一、概述：钢铁企业是耗能大户，占全国总能耗的10%~11%左右，加快实施节能减排新工艺技术，是提高钢铁企业竞争力和保持可持续发展的必由之路。

高压变频调速装置就是实现这些节能目标的重要技术措施之一。

二、烧结主排风机运行现状烧结生产过程中电能消耗在生产成本中占有较大的比重，而烧结主抽风机电机的电能消耗占其烧结生产总耗电量的50％以上。

因此，降低烧结主排风机电机的电耗，已成为烧结生产降耗、降成本、提高产品质量的重要环节。

目前我国烧结主排风机设计按照标准工况，所对应的负荷按比较稳定的风机类负荷并增加部分富裕量进行设计，在原料条件一定的情况下，烧结生产过程中的风压、风量变化不大，但实际生产时由于生产原料、工况变化等情况，如:当生产短时中断或作业不顺等情况发生，需减风量时；由于配矿的变化(原料条件、水分、粒级)，使烧结物料透气性改变；为了追求烧结生产产品的高质量，需要对烧结过程进行终点控制，需对风机风压、风量进行调节；在烧结生产线上的任何一台设备故障时，都会造成烧结机停机，需要降低风压、风量。

解决上述最有效的措施是采用变频调速的方式对烧结主排风机进行调速。

由于高压变频器功率大，电压等级高，早期在技术上存在困难且大多数采用进口变频装置，造成高压变频器价格昂贵，投资回报低，维护困难，国内应用较少。

近年来，随着高电压大功率的功率器件及国产高压变频器制造技术的飞速发展，高压变频器技术和装备制造更趋成熟，其价格逐步下降，性价比大幅提高，使烧结主排风机变频调速成为可能。

烧结主排风机采用高压变频调速方式，在上述需要通过调整风量调节阀的开度对风压、风量进行调节时，可以将风量调节阀的开度调节至全开状态，通过调速降低风机转速，调节风压，恒定流量，既能降低风系统阻力又能使风机及电机工作在高效区，具有较好的节电效果并控制灵活、操作方便。

高压变频调速技术装置在风电领域中的应用案例分析近年来，随着环保理念的普及和可再生能源的重要性逐渐凸显，风能作为一种清洁、可再生的能源得到了广泛应用。

而在风电领域中，高压变频调速技术装置的应用成为了改善风电运行效率、提高能源利用率的重要手段。

本文将通过对几个真实的案例分析，详细探讨高压变频调速技术装置在风电领域中的应用情况和效果。

首先，高压变频调速技术装置在风电领域中的应用案例一是提高发电效率。

通过高压变频调速技术装置，可以实现对风机叶片的转速控制，从而使得风机在不同风速条件下都能够工作在最佳转速范围内，最大限度地提高发电效率。

以某风电场为例，引入高压变频调速技术装置后，风机发电量提升了10%，而且输出功率更加稳定，避免了风机在强风和弱风条件下的频繁启停，延长了设备使用寿命。

其次，高压变频调速技术装置在风电领域中的应用案例二是提高风机的可靠性和稳定性。

在传统的风电场中，由于风速的突变以及电力系统的负荷波动，风机的启停频繁，给设备带来了较大的冲击和磨损。

而高压变频调速技术装置的应用有效地解决了这一问题。

通过对风机输出电压和频率的调节，实现对风机转速的精确控制，使得风机在启动、停止和并网过程中能够平稳、稳定地工作，减少了设备的振动和损耗，提高了风机的可靠性和稳定性。

第三，高压变频调速技术装置在风电领域中的应用案例三是提高电网的稳定性。

随着风电产业的迅速发展，越来越多的风电场并入到电力系统中，给电网的稳定性带来了新的挑战。

由于风能的不稳定性，当风速过大或过小时，风机的输出功率会出现波动，影响电网的频率和电压稳定性。

而高压变频调速技术装置的应用可以实现对风机的电压和频率的精确控制，使得风机输出的电能能够和电网的工作条件相匹配，提高了电网的稳定性。

最后，高压变频调速技术装置在风电领域中的应用案例四是提高设备的运行效率和节能降耗。

高压变频调速技术装置可以根据实时的风速、负荷和电网需求，智能调整风机的工作状态和输出功率。

高压变频器在烧结主抽同步机上的应用刘永波;柳明丽【摘要】介绍了高压变频器改造烧结厂主抽风机的控制原理及合理的运行状态，以及改造后所取得的效果，对烧结厂的烧结生产和降低生产电耗有重要意义。

%Absreact;The paper introduces the control principle and reasonable operation state of the spindle exhauster , which is reformed with high voltage converter , then introduces the obtained results .The results have important significance to sintering production and reduc-ing power consumption of the sintering plant .【期刊名称】《辽宁科技学院学报》【年(卷),期】2016(018)004【总页数】2页(P5-6)【关键词】高压变频器;同步机;改造;效果【作者】刘永波;柳明丽【作者单位】辽宁科技学院工程实践中心，辽宁本溪117004;辽宁科技学院工程实践中心，辽宁本溪117004【正文语种】中文【中图分类】TM921.51随着电力电子技术的发展，变频技术日趋成熟，国际上对于烧结风机的风量、风压调节已普遍摈弃靠调整配套的风门开度的手段，改而采用变频调速的电气传动调节，变频调速已成为烧结风机节能降耗的最佳首选的电气传动方案〔1〕。

由于烧结主抽风机采用风门调节方式存在大量能量浪费，采用变频器可以提高设备效率及生产自动化程度，降低设备维护率，并且可以节能降低能耗〔2〕。

图1为3#360m2烧结主抽变频器为控制器的技改后系统一次图。

其工作原理如下：为了充分保证系统的可靠性，新增变频器系统时保留原工频系统。

变频器出现故障时，变频器停止运行，电机可以直接手动切换到工频下运行。

高压变频器在烧结脱硫增压风机中的应用摘要：本文介绍了高压变频器在建龙集团炼铁厂烧结脱硫增压风机中的应用情况。

现场运行情况表明，采用高压变频器对烧结脱硫增压风机进行调速节能，节能效果是明显的。

关键词：高压变频器烧结增压风机节能1引言众所周知，在我国因SO2排放而形成的酸雨危害日益严重，每年造成数千亿的经济损失，SO2及酸雨污染已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

―十二五‖期间，SO2减排成为环保工作的重点。

钢铁行业是SO2排放的主要行业之一，特别是烧结生产工序的SO2排放总量占到钢铁行业SO2排放总量的50%，解决好烧结工序的SO2减排，就是抓住了钢铁行业SO2减排工作的重点，将为钢铁行业完成―十二五‖规划中要求的SO2减排任务打下坚实的基础。

2原生产状况以及工艺要求吉林建龙钢铁有限责任公司成立于2001年5月，是全国知名民企建龙重工集团的下属子公司，是集烧结、炼铁、炼钢、轧材于一体的综合型钢铁加工企业，是吉林省民营经济纳税金星企业和省再就业明星企业。

建龙集团炼铁厂烧结车间有一座360平米烧结机，配有1套烟气脱硫装置，脱硫入口烟气接至烧结机主抽风机房外出口烟道。

经过脱硫后，净烟气经脱硫塔烟囱排放，烧结烟气脱硫工艺流程如图1所示。

图1 烧结烟气脱硫工艺流程图来自烧结厂引风机的烟气，经增压风机增压后进入冷却器。

在冷却器中，原烟气被工业水和来自吸收塔的浆液冷却，然后烟气以一定压力导入吸收塔进行反应，净化后的烟气从脱硫塔烟囱排出。

脱硫塔将吸收后的SO2通过相关装置转化为硫酸钙，并排出至指定位置。

增压风机是用于克服脱硫装置的烟气阻力，将原烟气引入脱硫系统，并稳定出口压力的主要设备。

增压风机作用是克服脱硫装置的阻力，补偿烟气在脱硫装置中的压力损失。

脱硫系统的阻力主要由烟道沿程阻力、冷却器、除雾器阻力及脱硫塔内液位高度形成的压力等组成。

脱硫增压风机的风量和压头按下列要求选择：（1）脱硫增压风机的基本风量按吸收塔的设计工况下的烟气量考虑。

1 烧结及主抽设备简介烧结是冶金企业前道工序的一个重要环节，烧结系统最核心、最大的耗能设备是主抽风机，消耗电能约占烧结厂的60%，同步电机拖动是大部分现有烧结主抽风机所采用的拖动方式。

烧结生产过程将各种粉状含铁原料配入适量燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上烧结成块，生产中广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。

主抽风机的作用是通过烟道进行抽风，使烧结混合料自上而下充分燃烧，达到烧结目的，并将烧结过程产生的废气脱硫后由烟囱排出，2*180㎡烧结主抽风机系统结构示意图如图1所示。

图1 烧结主抽风机系统2*180㎡烧结机于2011年12月份全面投产，改造前其主抽风系统风机电机为水电阻降压启动，工频方式运行，通过调节风门控制流量，此方式存在诸多弊端：（1）因每启动一次风机，水电阻的水温将会快速升高，导致阻值降低，如生产出现异常，系统无法实现多频次启动，直接制约生产。

（2）通过入口风门调节风量，把风量消耗在挡板上，造成能量损耗。

（3）风门挡板调节风量造成风门挡板前后压差大，风门前的管道和风门挡板易磨损。

（4）电机全速运行，导致振动大、噪声大、损耗大，轴承磨损严重；风门挡板采用执行电动机构驱动，需定期校验风门开度，使用不便维护量大。

通过调研及分析，我们针对2*180㎡烧结实际情况，选用了安川超节能高压FSDriv-MV1000型变频器，每台电机各配套一台7600KVA变频，10kV输入/10kV输出的驱动方案。

因钢铁企业环境限制，不能采用常规的通风冷却，故采用水冷空调强制散热冷却方式，使得室内外无空气交换，以保证室内空气清洁无过多金属粉尘，确保变频器运行可靠。

2 节能分析实际工频运行时电机消耗功率约为：P1=6246KW（长期运行过程中统计的平均值）预测变频改造后电机的消耗功率:根据风机的运行工艺特点，预测在变频改造后，根据变频状态消耗电能的计算式“P2=（Q实/Q定）³*P/η变频η电机”得出平均每小时消耗功率约为：P2=0.89^3×6300/0.96/0.9= 5140KWergy of the sintering plant. More than 60%. The use of high-voltage inverters can solve this problem to a large extent. After the frequency conversion transformation, the system operation tends to be safe and stable, and the energy-saving effecat significantly exceeds expectations.Keywords: main exhaust fan; high voltage frequency converter; energy saving真空断路器VCB12、14、16合闸，1#变频器经VCB3合闸后受电，拖动1#电机正常运行。

高压变频调速在主抽风机同步电机上的应用摘要：为有效利用能源、功率以及光纤传输与接收的效率，培养节约用电意识，改善高压变频调速的质量和提升国产高压变频技术，利用高压变频器对烧结抽风机进行调速。

而在主抽风机同步电机上使用高压变频技术是现在较为普遍的，目的在于降低使用成本。

本文主要以研究高壓变频技术在主抽风同步电机上的成功应用，介绍高压变频技术操作原理、在主抽风机同步电机二者之上的运用以及应用这项技术所产生的一系列效果。

关键词：高压变频；主抽风机；同步电机；应用效果在烧结厂里主抽风机的使用最为普遍，因为主抽风机的主要用途便是其自带的风机抽风原理，能够产生的巨大负压喷出火焰燃烧结料，从而形成高质量的烧结矿，而在这一系列复杂的操作中，起关键作用的便是风机电机的操作，但使用风机电机会消耗巨大的电能，其电能的耗费大约占生产烧结的电能耗费的一大半，因此，企业为提高生产烧结的效率，降低电能的耗费成本，实现企业生产的利润最大化，就不得不去考虑如何去改善风机电机的风量、风压等问题，从而引进高压变频技术来改善当前的各种现状。

1高压变频技术的使用原理1.1高压变频技术传统的烧结厂的主抽风机使用的是串电阻式的电能传输模式，这样的电能消耗模式导致的直接后果则是电能耗费大，而且已经超过生产成本的预算，长此以往，企业在利益增收方面必然会缩减，造成得不偿失的局面。

为改善这一问题，在烧结厂进行结料的烧制时，企业开始引进高压变频技术在主抽风机上的应用。

这项国产的为提高生产效率，节约能源的技术一出现，极大的改善了企业的电能耗费程度，利用其高压、调速的优势控制主抽风机，提高抽风机的安全性能，同时还能将电机发电时能量反馈出来，避免出现电流污染的现象，实现电网的集中控制，为生产烧结矿的各个阶段提供速度保护，从而生产出产品合格、质量达标、使用者放心的烧结矿。

因此高压变频技术的应用是值得鼓励和倡导的，尤其对于改善主抽风机的风量、风压具有显著的作用。

146科技展望TECHNOLOGY OUTLOOK中国航班CHINA FLIGHTS高压变频器在津西钢铁265烧结主抽风机系统的应用何静|卧龙电气集团辽宁荣信电气传动有限公司摘要：目前高压变频系统已经在工业领域的各行各业广泛应用，本文就津西钢铁股份有限公司265烧结主抽风机同步电机高压变频调速装置改造的具体实施和应用做了简要介绍，本次改造方案拟定共采用2台（RHVC4-S06/6300-F）高压变频装置针对主抽风机进行变频调速运行，系统实现了降低电能消耗、改善工艺、提高自动化水平、同步机励磁自动调节的目的，改造后系统配置方式为一拖一加切换柜方式配置。

关键词：主抽风机；变频器；节能；同步电机现烧结生产线共有两台主抽风机，两台主抽风机的系统参数完全相同，工况基本相同，主要参数为：电机额定功率：5000KW；电机额定电压：6000V；电机额定电流：549A。

1变频调速一次系统主回路方案运行说明：1.1变频运行M1变频运行时，QF11、QF12闭合，QF13、QF1、QF2断开，采用母排直接封星；M2变频运行时，QF21、QF22闭合，断开QF23、QF3、QF4，母排直接封星，同M1变频运行；变频器可以拖动风机进入工作状态，同步零速启动，以频率控制为基础自行控制流量，但工频此时不得运行。

1.2工频运行为了保证生产不中断，变频检修或故障条件下能基于QF1、QF13、QF2闭合M1，通过QF3、QF23、QF4闭合M2，此时处于工频运行（也就是工作模式同改造之前），流量调节此法依旧可以基于阀门展开，且QF11、QF12断开，QF21、QF22断开作可靠断点，全面隔离高压与变频器。

系统闭锁关系：（1）QF11、QF13、和QF21、QF23均进入电气互锁状态，QF11、QF12和QF21与QF22均实现电气程序顺序联锁；（2） 该系统能使用远程操作系统，远程操作、两地操作并不复杂，只要选择操作面板上的“本机/远程”中的远程开关即能达到这个目标。

高压变频器在烧结机主抽风机上的应用摘要:本文介绍了高压变频器在福建三钢烧结机主抽风机上的应用案例,以及采用新型空-水冷却系统解决高压变频器散热问题的情况,通过对利德华福高压变频器的实际运行数据分析,说明其具有良好的节能效果。

关键词:主抽风机高压变频器空水冷却1 工程概况钢铁企业以其资源密集、能耗密集、生产规模大、物流吞吐量大等特点著称,福建三钢烧结机主抽风机功率较大,达到2500kW,风量调节如果采用入口挡板调节方式,仅仅是改变了通道的流通阻力,驱动源的输出功率并没有改变,节流损失相当大,电能浪费大。

变频调速系统以其节能效益显著,调速精度高、范围宽,电力电子保护功能完善,及易于实现自动化控制等特点,得到了广大用户和市场的认可。

在运行的安全可靠性、安装使用便利性、维修维护简易性等方面,也给使用者带来了极大的好处,使之成为企业电机节能方式的首选。

为了节能降耗、提高风机调节性能,决定采用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A10/180变频调速系统在余热风机上实施应用。

2 余热风机运行工艺及变频系统方案烧结机生产时,热烧结矿从烧结机尾部落下经破碎后,通过振动筛分后经溜槽落到环冷机传送带上。

冷却带上的料矿温度仍较高,所以在烧结环冷机上布置有数台冷却风罩,风罩内通过风机使料矿冷却。

吸热后的热烟气被引出环冷机,再通过余热风机将热量回收加以利用。

该高压变频调速系统,具有下列功能:(1)电机拖动风机可实现软起动(起动电流从零到额定值平滑过渡、无冲击)和软制动。

(2)可实现线性调速,系统调频范围0～50Hz。

(3)系统设有就地和远方两种控制途径,就地控制是在变频器处通过变频器触摸屏进行操作或应急处理；远方控制是在控制室内进行,操作员通过DCS系统的CRT手动给定信号,调节变频器,改变电机转速,达到调节风量的目的。

(4)完备的保护功能:变频器内保护配置齐全,有运行中开门、冷却风扇停运、变频器过热、输入电压过低、负载超速、功率单元异常、接地等各种类型报警检测功能,并完全具备对自身及电机的保护功能。

高压变频调速系统在济钢烧结主抽风机的应用一、济钢烧结情况介绍济钢现有烧结机5 台：3 台120m2 烧结机，对应1#、2#1750m3 高炉1 台320m2 烧结机，对应3#1750m3 高炉1 台400m2 烧结机，对应1 座3200m3 高炉120m2 烧结机3 台主抽电机4000kW，风门开度100%，使用变频器没有优势。

320m2 烧结机主抽风机配套2 台5600kW 电机，2010 年7 月完成变频改造。

400m2 烧结机主抽风机配套2 台7500kW 电机，2008 年设计时选用高压变频，2009 年8 月运行，为国内首台国产8000kW 大功率变频器的应用。

二、抽风烧结工艺三、案例介绍济钢400m2 烧结主抽风机7500kW/10kV 同步电机变频器应用3.1 项目背景主抽风机是烧结生产的主要工艺设备，其风压、风量的变化，直接关系到烧结矿的产量与质量，而其电耗一般又占整个生产线的50%左右。

国内大型烧结机的主抽风机，考虑到生产安全和烧结系统不稳定的漏风率（一般30%左右），在设计、选型、制造等环节都适当放大（一般放大10%），造成风机普遍偏大。

因为电动机功率大，2008 年时，行业基本采用降压启动或变频启动，启动结束后将电动机切换到工频运行。

该方式启动稳定，对电网冲击减小，缺点是运行时靠调节风门挡板来调节烧结机生产需要的风量，而且一般风门开度都在45%～65%之间，电能的损失和浪费明显。

如果用变频器控制，可将风门全开，通过调节变频器频率来得到烧结机生产需要的风量，可节能20%以上。

400m2 烧结机主抽设计高压变频器，基于以下认识：1）除尘风机使用变频的经验和节电效益2）320m21500KW 成品除尘风机的成功投运经验。

3）对主抽变频进行节电测算，节电率保守估计20%，年效益近千万元4）烧结主抽使用变频是发展趋势，济钢愿先吃螃蟹，愿尝试相应风险3.2 设备参数济钢。

烧结机主抽风机高压变频改造方案摘要：本文介绍烧结机主抽风机改造的方案。

本项目的成功实施，解决了钢铁行业内烧结机主抽风机风量动态调节的难题，同时响应国家节能减排的要求，给企业节省成本。

关键词：主抽风机；变频改造Abstract ： This paper introduces the scheme of revamping the main fan of sintering machine. The successful implementation of this project has solved the problem of dynamic regulation of wind volume of the main exhaust fan in the iron and steel industry. At the same time, it responds to the requirements of the National energy conservation and emission reduction, and saves enterprises costs.Key words：Main fan； Variable frequency transformation；1 引言烧结主抽风机负载的电机容量相对较大，电机长期工频运行，加之长期利用风门进行相关的流量压力调节，造成烧结主抽风机运行起来非常不经济；同时由于电机大多采取水电阻起动的方式，不仅达不到良好的起动效果，而且造成频繁维护、频繁更换电解液的情况，甚至起动过程中的“开锅”“漏液”现象也时有发生，危害人员及设备的安全。

2 存在问题炼铁厂南区360㎡烧结机采用控制风门开度的方式来实现主抽风机风量的调节，随着企业的发展，对烧结矿品质要求的不断提高，此种控制方式逐渐显现无法实现风机风门的精细化调整，满足不了生产过程中需要根据烧结工艺参数进行实时性动态调节风量的要求；电机始终处于额定转速运行，无法实现国家节能减排的要求，同时大大增加了烧结矿的产品吨耗；单台风机电机功率达6800KW，与之配套的水阻启动柜无法实现真正意义上的软启动功能，且由于水阻温度的限制，不允许连续启车。