煉鋼二次除塵高壓電機變頻改造節(jié)能分析何佳英

1、煉鋼二次除塵高壓電機變頻改造節(jié)能分析作者：陳惠萍 何佳英2010-11-12摘要：對萍鄉(xiāng)分公司煉鋼廠二次除塵風機實施高壓變頻改造節(jié)能效果進行分析。關鍵字：除塵風機 變頻改造 節(jié)能一、 問題的提出隨著國家節(jié)能減排政策的推出，萍鄉(xiāng)分公司為了做好節(jié)能減排工作，實現(xiàn)節(jié)能減排降本增效。本文結合現(xiàn)場實際情況，對萍鄉(xiāng)分公司煉鋼廠二次除塵風機的控制過程進行了深入分析。采用高壓變頻調節(jié)節(jié)能效果明顯，特別是在低負荷工況運行時，節(jié)能效果更加顯著。盡管一次性投資較大，對變頻設備的可靠性要求高。二、 變頻調速節(jié)能原理從流體力學的原理得知，使用鼠籠型感應電機驅動的風機，軸功率P與風量Q，壓力H的關系為PQ×H當

2、電動機的轉速由n1變化到n2時，Q、H、P與轉速的關系Q2=Q1×n2/n1 (1)H2=H1×（n2/n1）2 (2)P2=P1×(n2/n1)3 (3)可見風量Q和電動機的轉速N是成正比關系的，而所需的軸功率P與轉速的立方成正比。所以當需要80%的額定風量時，通過調節(jié)電機的轉速至額定轉速的80%，即調節(jié)頻率到40HZ即可，這時所需功率將為原來的51.2%。 軸功率P與風量Q，風壓H的關系如圖1所示，從風機的運行曲線圖來分析采用變頻調速后的節(jié)能效果。圖1 軸功率P與分流量Q、風壓H關系分析圖當所需風量從Q1減少到Q2時，如果采用調節(jié)閥門的辦法，管網阻力將會增加，

3、管網特性曲線上移，系統(tǒng)的運行工況點從A點變到新的運行工況點B點運行，所需軸功率P2與面積H2×Q2成正比；如果采用調速控制方式，風機轉速由n1下降到n2，其管網的特性并不發(fā)生改變，但風機的特性曲線將下移，因此其運行工況點由A點移至C點。此時所需軸功率P3與面積HB ×Q2成正比。從理論上分析，所節(jié)約的軸功率Delt（P）與H2HBCB的面積成正比。三、 項目改造的意義 萍鄉(xiāng)分公司煉鋼廠二次除塵高壓風機，額定功率為1400KW，風量調節(jié)由調節(jié)擋板來實現(xiàn)，用的時間久了，現(xiàn)在擋板已經不能靈活應用，以至于長期處于常開狀態(tài)，沒有考慮到能源節(jié)約，而實際工況，在非冶煉中擋板開度應在75%

4、左右，在冶煉中擋板開度應在85%左右，而目前擋板已經常至于較大開度，運行電流126A左右，在擋板節(jié)流上造成相當大的能源浪費，所需風量有15%25%節(jié)余，節(jié)能空間很大，為節(jié)能降耗的工作展開具有重要意義。四、 變頻方案 高壓變頻系統(tǒng)包括：控制柜、功率單元柜、變頻器柜和工頻/變頻切換旁路柜。變頻器6KV電源取自原高配室斷路器電源，二次除塵風機高壓變頻電氣連接系統(tǒng)如圖2所示。圖2 變頻器連接系統(tǒng)圖 對二次除塵風機進行高壓變頻改造，需要增加一整套高壓變頻設備，安裝在二次除塵室內，必須要防塵、防水。具體方案如下：電氣接線方式如圖1所示，此方案時一拖一手動旁路的典型方案，原來僅用QF高壓斷路器由高配室合閘送

5、電直接啟動風機電機。啟動電流大對電網可能造成波動。此系統(tǒng)由軟啟動柜、高壓變頻器和工頻/變頻旁路切換柜組成。變頻工作時要求KM2閉合,KM1分開，QS1閉合，QS2閉合，QS3分開。QS2和QS3之間要求電氣和機械可靠聯(lián)鎖。不能同時閉合，確保系統(tǒng)運行的可靠性。當高壓變頻器出現(xiàn)故障時，用人工切換旁路工頻運行，旁路啟動時應用軟啟動，首先將旁路切換的刀開關分開QS2，合上QS3，QS2和QS3之間通過機械聯(lián)鎖，不能同時閉合，確保系統(tǒng)運行可靠性。工頻啟動合閘后，KM1合上，串電阻進行降壓啟動，啟動延時后KM1分開,合上KM2轉為全電壓工頻運行。工頻/變頻旁路切換，提高了設備的冗余性能，減少了設備誤機率。

6、變頻器裝置具有過電壓，過電流，欠電壓，缺相，變頻器過載，變頻器過熱，電機過載等保護功能，變頻器裝置還具有就地和遠方兩地操作功能，為風機的安全可靠運行提供了有效的保障，人性化設計，畫面遠程操作，為操作人員帶來的方便。五、 變頻改造后節(jié)能效果分析 煉鋼二次除塵風機電機參數(shù)表如下：表1 煉鋼二次除塵風機電機參數(shù)型號Y6303-8功率KW1400KW電壓V6000額定電流A166接法Y額定轉速r/min713絕緣等級F變頻方式下二次除塵風機風量控制由流體力學原理得知：輸入流量Q與轉速n成正比；Q1/Q2=n1/n2；輸出壓力H與轉速n的平方成正比；H1/H2=(n1/n2)2 ；輸出軸功率P與轉速n的

7、立方成正比：P1/P2=(n1/n2)3 。那么能量的轉換關系為：當轉速為額定轉速時，100%轉速變?yōu)?00%流量、100%的壓力，輸出軸功率為100%；當轉速變?yōu)?5% 額定轉速時，85%轉速變?yōu)?5%的流量、72%的壓力，最后輸出61%的軸功率?？梢钥闯?，當轉速變?yōu)?5%額定轉速時，輸出軸的功率下降到42%。得知以上控制原理之后，我們擬將煉鋼二次除塵風機進行變頻改造，再根據(jù)估算統(tǒng)計節(jié)能效果，經改造后的變頻轉速調節(jié)與改造前的情況相比，其節(jié)能效果計算如下：1、參數(shù)情況。電機輸出功率為1400KW的除塵風機，年運轉時間為340天×24小時。運轉類型：3/5時間（4896小時）工作在冶煉

8、高速狀態(tài)，假設85%的流量，2/5時間（3264小時）工作在非冶煉低速狀態(tài)，假設75%的流量。改造前由于擋板一直至于較大開度，實測輸出軸功率約為78%。2、改造前工況運行條件下：需要功率=78%×1400KW=1092KW。全年消耗電量：1092KW×8160h=8910720Kwh。3、改造后變頻調速狀況下運行。冶煉高速流量Q在85%時：需要功率=61%×1400KW=854KW；非冶煉低速流量Q在75%時：需要功率=42%×1400KW=588KW；全年消耗電量：854KW×4896h+588KW×3264h=6100416Kwh。4、全年節(jié)能效果：8910720-6100416=2810304 Kwh；節(jié)電率：2810304/8910720=31.5%。5、全年節(jié)約資金：按工業(yè)用電電價0.6元/KWh計算：0.6/Kwh×2810304Kwh=168.7萬。六、結束