淺析變頻技術在鋼廠生產中應用

焦啟禹

摘 要：鋼鐵行業是我國國民支柱行業，也是我國高能耗部門，降低鋼鐵行業的能耗水平是實現我國節能減排目標的關鍵。而變頻技術是當前最為熱門的節能技術，其通過智能化的控制系統功率的方式，實現設備整體能耗的降低，該文就變頻技術在鋼廠生產中應用進行了分析，提出了一套降低鋼鐵行業能耗的方法。

關鍵詞：變頻技術 鋼廠行業 工業生產

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-01

隨著我國國民經濟持續快速發展，帶動了能源消費長期高速增長。目前我國能源供給已呈現出緊張局面。大力推進節約降耗，緩解資源瓶頸制約，實現能源環境和經濟社會的可持續發展是我國用能工作的核心。鋼鐵行業是我國國民支柱行業，也是我國高能耗部門。因此，鋼鐵企業日常生產的節能改造成為降低企業能耗，實現鋼鐵行業節能減排目標的關鍵。而分析鋼鐵行業中的重要用能設備，發現鋼鐵的熔煉爐是整個鋼鐵企業中最為重要的用能設備，如何提高熔煉爐的能源利用效率，降低能耗，成為當前研究的熱點問題。而變頻技術是當前最為熱門的節能技術，其通過智能化的控制系統功率的方式，實現設備整體能耗的降低，該文就變頻技術在鋼廠生產中應用進行了分析，提出了一套降低鋼鐵行業能耗的方法。

1 變頻技術原理

因此需要在降低頻率的同時也要降低電壓，這就提出了頻率與電壓協調控制。而這種頻率與電壓協調控制的方案又稱為可變頻率可變電壓調速（VVVF），簡稱變頻調速。

2 鋼廠生產系統的變頻改造方法

2.1 改造方法

對于鋼鐵生產的熔煉爐往往通過對其送風電機的變頻改造，通過改吧熔煉爐燃燒效率的方式，實現整個高能耗設備的變頻節能改造。而送風風機的主要驅動設備是電機，因此將對三相異步電機進行變頻改造，是完成整個系統能耗降低目標的關鍵。

變頻節能技術主要是通過改變電機轉速的方式，通過優化異步電機在不同工作狀態下的轉速，實現電機的節能。一般是對驅動電源的電壓和頻率進行優化，這樣使異步電動機的轉速實現平滑地調節，這樣可以實現根據輸出量的要求來改變輸出功率來達到節能的目的。

該文設計了一種專門針對鋼廠高能耗設備的變頻控制系統，這個系統的硬件組成主要有以下幾個部分：智能PID控制器、電源切換柜、傳感器、變頻器和空氣壓縮機組成。在變頻系統中安裝電源切換柜，主要是為了加大系統安全系數。當變頻系統出現故障時，仍能保證空氣壓縮機的正常運行；變頻器的主要作用就是控制電機的轉速，實現變頻節能技術；壓力傳感器的作用主要就是監控氣體的壓力；智能PID控制器主要作用是，通過相關算法保持系統輸出的氣體壓力恒定。

變頻控制系統是通過安裝在熔煉爐中的溫度傳感器，通過傳感器檢測鋼水的溫度，將實際溫度與設定溫度的差值傳送給PID控制器，PID控制器按照設定溫度信號輸出一個電流信號送到變頻器。當溫度傳感器檢測到的溫度差值為正數時，PID控制器輸出的信號減弱，使變頻器輸出頻率降低，降低送風量，以降低熔煉爐中的溫度。反之當溫度傳感器檢測到的溫度差值為負數時，PID控制器輸出的信號增強，使變頻器輸出頻率增加，提高送風量，以提高熔煉爐中的溫度的目的。這樣實現了鋼廠高能耗設備智能化控制的目的。

2.2 改造效果

3 實際鋼廠中高能耗設備變頻改造

分析

該文對某鋼廠的所有的大功率機電設備安裝變頻節能系統，主要包括合成工序11臺功率55 kW電機，過濾工序12臺55 kW電機，干燥工序6臺75 kW電機，熱風爐用引風機、鼓風機6臺55 kW電機及其他設備用小功率電機等。機電類負載多是根據滿負荷工作需用量來選型，實際應用中大部分時間并非工作于滿負荷狀態。采用變頻器直接控制機電類負載是一種最科學的控制方法，利用變頻器內置PID調節軟件，直接調節電動機的轉速保持恒定，從而滿足系統要求的壓力。當電機在額定轉速的80%運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的（80%）3，即51.2%，去除機械損耗、電機銅、鐵損等影響。節能效率也接近40%，同時也可以實現閉環恒壓控制，節能效率將進一步提高。由于變頻器可實現大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網的容量要求和無功損耗。

參考文獻

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