高壓變頻器（高壓工頻耐壓測試儀）在高爐除塵的應用及節電效果

小型高爐一般有一個出鐵場，該出鐵場設有一個出鐵場除塵系統，除塵系統主要用于當高爐出鐵時，由于高爐炮泥潮濕或高溫的鐵水會同空氣發生劇烈的化學反應會產生大量的煙氣，這些煙氣一方面對現場操作的工人的健康很不利，另一方面也對環境造成了巨大的污染，這些煙氣主要產生在高爐的出鐵口和出鐵包位上方。高爐出鐵口的煙氣由于高爐爐內壓力大，正常生產時的熱風壓力一般在260KPa，因此當出鐵時煙氣往外噴的較遠，原先設計在高爐出鐵口兩側的吸風罩吸收的煙氣量非常有限，且效果不明顯，造成大量的煙氣直接上升到了出鐵場的屋頂，并從屋頂往外蔓延，嚴重影響環境。由于我公司原先設計的出鐵場除塵器的風量偏小，因此整個出鐵場的除塵效果不是很明顯，且原先的除塵器是通過液力耦合器來調節速度的，節能效果不是很明顯。所以需對出鐵場系統的除塵系統進行改造，增加對出鐵場屋頂的煙氣的收集，防止煙氣向外漫延，同時提高出鐵場內部的工作環境，并達到節能的效果。

　　近幾年隨著國內高壓變頻器技術的進步，變頻器的性價比和穩定性有很大幅度的提升，因此對新增加的除塵系統采用變頻器控制，從而達到有效的節能的目的。

　　由于我公司有3座高爐，改造方案中這3座高爐共用一套出鐵場除塵系統，因此對變頻器要求能夠在多個頻率范圍內連續調速，從而滿足生產的要求。

　　二、高爐除塵風機及主電機參數介紹

　　1.出鐵場除塵風機設計風量：180萬m3/h；

　　2.除塵風機主電機的技術參數如下：

　　電機型號： YPTKK800-6

　　額定功率：2400kW

　　額定電壓：10000V

　　額定電流：169A

　　功率因數：0.84

　　三、高壓變頻調速系統改造方案：

　　（1）變頻器采用SH-HVF系列高壓變頻器，該變頻器具有下述特點：

　　1、 采用高-高方式：輸入采用移相變壓器，單元串聯方式直接高壓輸出；

　　2、 風冷設計：*的風道設計，在室溫時，設備能可靠運行。采用頂部散熱方式，維護方便。

　　3、 模塊化設計：單元采用模塊化設計，單元可任意互換，單元拆裝方便，只需裝卸5個螺絲。

　　4、 友好的人機界面：人機接口采用觸摸屏，全中文界面。所有的操作均通過按鈕或DCS接口輸入，zui大限度避免觸摸屏的誤操作，報警實時記錄，并能對報警準確定位和歷史記錄存儲。

　　5、 可靠的設計：單元與控制部分的通訊采用光纖；單元具有熱備設計；外圍的控制部件采用PLC；主回路采用全進口部件，IGBT采用EUPEC產品，整流橋采用XYS產品，濾波電容采用CDE產品，所有主回路器件額定運行參數>實際運行的2倍選購，變壓器按電機額定功率的1.2-1.5倍容量配置，配置底部散熱風機和頂部散熱風機；

　　6、 靈活的用戶接口：接口方式可采用硬接線方式也可采用通訊方式。接口狀態信息除系統設定外，提供由用戶定義的輸出接口（用戶只需在人機界面進行設定對應的I/O輸出的內容即可）；

　　7、 率，高功率因素：整機效率>=98%，功率因素>=95%；

　　8、 低濾波：輸出每相6單元串聯時，采用每相36脈沖整流，高頻載波比使得輸出諧波空載時<4%，負載時<2%；

　　9、 寬電壓輸入范圍：輸入電壓在85%-115%，頻率在45-55Hz波動范圍內設備均能正常工作；

　　10、 小的dv/dt:由于采用單元串聯輸出方式，dv/dt小，延長了IGBT的壽命，降低了整個設備的絕緣要求；

　　11、 *的單元旁路技術：采用接觸器機械式旁路執行機構，以獨立的旁路控制板控制和獨立的供電電源供電，確保單元故障時能夠可靠被旁路，避免了因功率單元失電后旁路不能正常工作的情形；

　　12、 線電壓的自動均衡技術：當某相的某個單元故障被旁路時，為確保變頻器輸出電壓等級及功率要求，并不遂意切除故障單元同一位置的單元，此情況下三相相電壓將不平衡，但對電機驅動，只需要各線電壓平衡。為保證整個變頻器輸出線電壓平衡，SH-HVF高壓變頻器采用*的線電壓控制方式，zui大 限度地滿足現場運行工況；

　　13、 控制回路雙電源切換：一路來自用戶供給控制電源，另一路來自高壓輸入隔離變壓器，雙回路自動切換保證在控制電源掉電后，設備無影響；

　　14、 *的過電壓保護技術：設計中充分考慮操作過電壓和雷電過電壓對設備的影響，在主回路和控制回路針對不同的過電壓采用不同的處理措施，提高設備的可靠性；

　　（2）系統結構特點

　　該改造除塵系統采用高壓進線柜+隔離柜（刀閘柜）+移相變壓器+變頻器+電機的組合方式，變頻器帶電機可在變頻器的操作屏及后臺計算機兩個地方控制，通過變頻器操作屏上的就地/遠程開關來進行切換，同時在兩個地方都能在設備出現故障時進行急停操作，保護設備的安全。變頻器不同頻率范圍的調節通過三座高爐出鐵時在泥炮室給出的出鐵信號，通過后臺PLC 給變頻器的接收模板一個模擬量頻率設定信號，使變頻器自動將變頻器調節到所需的頻率，從而實現了風機節能的目的。

　　（3）根據現場的除塵效果，經過一個多月的跟蹤分析，當一個高爐出鐵時，由于管路等原因，變頻器工作在30Hz時，效果較好，當有兩個高爐出鐵時，變頻器工作在40Hz 時效果較好，當有三個高爐出鐵時，變頻器工作在47Hz時效果較好，當三個高爐都不出鐵時，將變頻器的頻率設定在10Hz運行。

　　（4）節能效果分析

　　不使用變頻器時電機電流為160A，功率因素為0.8，使用變頻器后，當在47Hz運行時電流為110A，功率因素為0.95，當在40Hz 運行時，電流為90A，功率因素為0.95，當在30Hz 運行時，電流為72A ，功率因素為0.95，當在10Hz 運行時，電流為30A，功率因素為0.95。一天中在10HZ的運行時間約為2小時，在30Hz 運行的時間約為5小時，在40Hz運行的時間約為8小時，在47Hz運行的時間約為9小時，在各種情況下的電耗計算：

　　24小時工頻時的電耗:q=1.732*10*160*0.8*24=53207KWh

　　24小時變頻的電耗：Q1=1.732*10*110*0.95*9=16289 KWh

　　Q2=1.732*10*90*0.95*8=11846 KWh

　　Q3=1.732*10*72*0.95*5=5882 KWh

　　Q4=1.732*10*30*0.95*2=987 KWh

　　Q5=Q1+Q2+Q3+Q4=16289+11846+5882+987=20404 KWh

　　工頻比變頻每天多耗電為q-Q5=53207-20404=32803 KWh

　　仍以年運行時間7920小時（約330天）、電價0.5元/度計算，除塵風機上高壓變頻器后較工頻運行，每年可節約電量1082.499萬度，每年節約電費為541萬元。

　　同時還產生了其他效果：

　　1）限制啟動電流，減少啟動的峰值功率損耗；

　　2）改善電網功率因數，變頻器可使系統的功率因數保持在0.95%以上；

　　3）消除了電機因啟動、停止對機械的沖擊，延長使用壽命，減少維修；

　　4）可使電動機與風機直接相連接，減少傳動環節的費用；

　　5）電機和風機運轉速度下降，潤滑條件改善，傳動裝置的故障下降；

　　四、結束語：

　　綜合看來,高壓變頻調速系統的投入，對提高電能的使用效率，降低生產成本，保證除塵風機的安全運行以及生產工作自動化程度的提高有著積極、重要的作用。