高壓變頻器在煉鋼廠中的節(jié)能應(yīng)用

劉化軍

摘要：環(huán)保的嚴(yán)重污染，能源的日益緊張，要求鋼鐵企業(yè)要降低能源消耗，開(kāi)展環(huán)保、低碳的節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)。高壓變頻器就是利用其變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的降耗增效，因此鋼廠使用高壓變頻技術(shù)對(duì)鋼廠的節(jié)能減排具有非常重要的作用。本文以高壓變頻器節(jié)能技術(shù)為突破口，分析高壓變頻器的工作原理，最后引導(dǎo)出高壓變頻器在煉鋼廠節(jié)能應(yīng)用的具體措施。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 節(jié)能 應(yīng)用

0 引言

近幾年我國(guó)霧霾天氣的出現(xiàn)以及能源資源的日益減少，人們開(kāi)始意識(shí)到節(jié)能減排的重要性，將目光轉(zhuǎn)移到利用新能源實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的高效、低碳節(jié)能的方向發(fā)展。作為煉鋼企業(yè)其是環(huán)境污染以及自然能源消耗的最大戶，實(shí)現(xiàn)煉鋼廠的節(jié)能減排對(duì)于環(huán)境改善、資源高效排放都具有重要的意義。在煉鋼企業(yè)中其要負(fù)載大量的風(fēng)機(jī)和水泵，通常情況下其要根據(jù)外界的環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，但是如果采取其它的高壓技術(shù)則不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的及時(shí)調(diào)整，而高壓變頻技術(shù)則可以根據(jù)外界的環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了能源的低耗達(dá)到節(jié)能的目的。

1 高壓變頻器工作原理及特點(diǎn)

1.1 高壓變頻器工作原理

在進(jìn)行高壓變頻的工作原理分析前，我們應(yīng)該了解高壓變頻器的組成部分：移相變壓器、功率模塊以及控制器。功率模塊是整個(gè)高壓變頻器的核心，在功率模塊電流中，整流測(cè)是三相全橋結(jié)構(gòu)，其開(kāi)關(guān)為二極管，逆變側(cè)為IGBT逆變橋，其輸出端能輸出兩相交流電。移相變壓器為功率模塊進(jìn)行供電，移相變壓器的主要功能是根據(jù)不同的電壓等級(jí)由不同的脈沖疊加實(shí)現(xiàn)整流，移相變壓器的副邊一般被分為好幾組，并且其繞組之間是相互獨(dú)立的，其功率的主回路也是相互獨(dú)立的，可以說(shuō)與其它的變壓器的工作原理相似。具體高壓變頻工作結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖一）

1.2 高壓變頻器工作特點(diǎn)分析

1.2.1 波形符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)對(duì)相關(guān)高壓變頻器的工作過(guò)程分析，得出的數(shù)據(jù)充分證明：高壓變頻器輸入的諧波符合我國(guó)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，也就是說(shuō)對(duì)于36脈沖整流來(lái)講其在理論上是能實(shí)現(xiàn)35次以及以下諧波的自動(dòng)抵消功能的。

1.2.2 單元旁路功能

一般看來(lái)說(shuō)在高壓電頻器工作期間，如果某一單元的器件發(fā)生故障后，其單元對(duì)應(yīng)的相就不會(huì)有電壓的輸入，這樣就會(huì)發(fā)生電機(jī)的缺相工作，而缺相工作是高壓變頻器所不允許的，而高壓變頻器中添加的單元旁路功能就能很好的解決此問(wèn)題，單元旁路功能就是在某一單元發(fā)生故障后，該單元會(huì)通過(guò)相應(yīng)的旁路接觸器進(jìn)行工作，以此保證變頻器還能正常的使用，但是其不能參與變頻工作，一般來(lái)說(shuō)旁路功能發(fā)揮其功能的時(shí)間為250ms，也就是說(shuō)在單元發(fā)生故障后的250ms內(nèi)，變頻器可以正常的工作，同時(shí)也可以給維修人員提供足夠的時(shí)間將單元故障期間去掉。

1.2.3 中性點(diǎn)漂移

在單元故障發(fā)生后，雖然單元旁路功能能夠保證高壓變頻器的正常使用，但是其電容的容量會(huì)下降，因?yàn)樵趩卧骷l(fā)生故障后，其輸出的電壓就不可能穩(wěn)定，這樣變頻器所發(fā)揮的功效也就會(huì)降低，因此需要對(duì)電機(jī)的有效電壓進(jìn)行最大控制，根據(jù)此種情況。可以對(duì)單元電壓的相位角進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電壓平衡。

1.2.4 具有較高的輸入功率因數(shù)

一般來(lái)說(shuō)按照電源性質(zhì)不同其產(chǎn)生的效果也不同，比如電壓源型其中間直流環(huán)節(jié)給夠?yàn)殡姍C(jī)提供足夠的電流，而且其不需要進(jìn)行交換，而電流源型則需要進(jìn)行無(wú)功轉(zhuǎn)換，因此其當(dāng)電機(jī)的符合降低時(shí)，其功率的因素也就降低了，所以在高壓變頻器的中間環(huán)節(jié)，其主要采取的是電壓源型電源，這樣可以保證高壓變頻器能夠輸入較高的功率因數(shù)。

2 變頻技術(shù)及節(jié)能原理

變頻技術(shù)概括的簡(jiǎn)單點(diǎn)就是通過(guò)對(duì)電力半導(dǎo)體器件的操作將工頻電源轉(zhuǎn)化為另一頻率的電能，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有電壓不變的情況下改變電頻率，實(shí)現(xiàn)電器的最大效能發(fā)揮。其工作原理就是通過(guò)交流電轉(zhuǎn)化為直流電再到交流電的轉(zhuǎn)化，通過(guò)變頻器對(duì)電變頻的改變，實(shí)現(xiàn)在滿負(fù)荷的時(shí)候其頻率高，在低負(fù)荷的時(shí)候頻率降低的目的，達(dá)到最大化節(jié)能的效果。

變頻調(diào)速節(jié)能原理：其主要使用過(guò)變頻控制系統(tǒng)改變輸入到電動(dòng)機(jī)內(nèi)的電源頻率，達(dá)到控制電流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

3 高壓變頻器在煉鋼廠中的實(shí)際應(yīng)用

鋼廠向來(lái)以高消能、高資源、規(guī)模大特點(diǎn)成為當(dāng)前環(huán)境污染的主要因素之一，比如近幾年河北省環(huán)境污染嚴(yán)重的原因主要就是鋼鐵企業(yè)在河北省的數(shù)量非常多，其造成的污染非常大。電爐煉鋼主要是對(duì)一些廢舊的鋼材、鐵合金等原料進(jìn)行冶煉，可以說(shuō)在電爐冶煉的過(guò)程中其會(huì)產(chǎn)生許多有害的氣體，尤其是冶煉的氧化過(guò)程產(chǎn)生大量的煙氣，對(duì)此在設(shè)計(jì)電爐除塵系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)電爐冶煉最大排煙量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)在冶煉的過(guò)程中，吹氧期是使用高負(fù)荷電機(jī)的時(shí)期，而吹氧期一般還占不到整個(gè)冶煉過(guò)程的一半，這樣就會(huì)造成電機(jī)在吹氧期是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其它時(shí)期則是低工況運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)造成電機(jī)能源資源的浪費(fèi)。同時(shí)在冶煉的過(guò)程中不同的冶煉時(shí)期其工藝手段也不同，其產(chǎn)生的煙氣量也就不同，比如在加料時(shí)期，其揚(yáng)塵產(chǎn)生的原因主要是加料過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散，因此主要提高加料過(guò)程中粉塵的不擴(kuò)散就可以避免揚(yáng)塵的出現(xiàn)，也就是說(shuō)此階段不需要進(jìn)行大風(fēng)量的除塵；而在送電過(guò)程中需要及時(shí)將煙塵排除，同時(shí)也不能將煉爐內(nèi)的熱量吸走，對(duì)此不需要進(jìn)行大風(fēng)量的除塵，對(duì)此該工程對(duì)除塵設(shè)備提出了更高的要求。

根據(jù)不同冶煉時(shí)期的除塵要求，在冶煉鋼廠的除塵系統(tǒng)改造中，應(yīng)用高壓變頻器的節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在：選用的除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)為YKK800-8，其額定電壓為10000V，額定電流為127A，額定轉(zhuǎn)速為747r/min，額定功率為1800kW。具體到高壓變頻器的使用可以按照不同的冶煉時(shí)期的工藝特點(diǎn)設(shè)定不同的頻率，以此將不同時(shí)期內(nèi)的煉鋼階段的操作傳遞到變頻器中，在變頻器接受到冶煉階段的工藝要求時(shí)，其就會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序調(diào)整高壓變頻器的頻率，這樣可以很好地實(shí)現(xiàn)差別化變頻操作，既能提高除塵效果、提高冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量，還能提高冶煉企業(yè)的節(jié)能效果，促進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效率。

高壓變頻技術(shù)在冶煉鋼廠的除塵設(shè)備中應(yīng)用后，其對(duì)冶煉廠的作用主要體現(xiàn)在：

①除塵設(shè)備的功耗能夠隨著外界環(huán)境的變化而自動(dòng)調(diào)整電壓負(fù)荷，進(jìn)而提高除塵設(shè)備的效率，達(dá)到其運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳狀態(tài)。

②電機(jī)功率的最佳狀態(tài)，能夠保證除塵設(shè)備按照科學(xué)的電壓進(jìn)行工作，從而有利于冶煉鋼廠各種設(shè)備的使用壽命的提高，降低電流負(fù)荷對(duì)機(jī)械的損傷。

③有利于控制煉爐內(nèi)的溫度，改善煉爐內(nèi)的吹煉情況，提高鋼鐵的質(zhì)量，促進(jìn)冶煉產(chǎn)品的品質(zhì)。

4 節(jié)能效果分析

根據(jù)對(duì)高壓變頻器在冶煉鋼廠的應(yīng)用情況進(jìn)行分析看得出以下數(shù)據(jù)（見(jiàn)表一）：

通過(guò)上圖相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以計(jì)算出以下公式：變頻改造后，系統(tǒng)每天的耗電量為：14874+11123+1069=27066 KWh。與變頻改造前相比，每天節(jié)約的電能為：37577-27066=10511KWh。如果我們按照其一年運(yùn)行365天計(jì)算，那么其一年節(jié)省的電費(fèi)就是10211×0.45×365=167.7156萬(wàn)，由此可見(jiàn)應(yīng)用高壓變頻器之后給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效率。

當(dāng)然以上的數(shù)據(jù)計(jì)算只是在理論層面進(jìn)行的計(jì)算，實(shí)際的節(jié)能情況會(huì)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行有所偏差，但是高壓變頻器的應(yīng)用對(duì)企業(yè)的節(jié)能是有很大的幫助的。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳楠.變頻器節(jié)能降耗原理及其應(yīng)用研究[J].中國(guó)科技博覽，2013（23）.

[2]霍志卿.高壓變頻技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)教育發(fā)展研究，2008（4）.

[3]朱建峰.高壓變頻器在煉鋼廠中的節(jié)能應(yīng)用[J].科技與企業(yè)， 2013（15）.

[4]王大鵬，孫慶高.變頻節(jié)能技術(shù)冶金工業(yè)中的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽，2013（23）.endprint

摘要：環(huán)保的嚴(yán)重污染，能源的日益緊張，要求鋼鐵企業(yè)要降低能源消耗，開(kāi)展環(huán)保、低碳的節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)。高壓變頻器就是利用其變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的降耗增效，因此鋼廠使用高壓變頻技術(shù)對(duì)鋼廠的節(jié)能減排具有非常重要的作用。本文以高壓變頻器節(jié)能技術(shù)為突破口，分析高壓變頻器的工作原理，最后引導(dǎo)出高壓變頻器在煉鋼廠節(jié)能應(yīng)用的具體措施。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 節(jié)能 應(yīng)用

0 引言

近幾年我國(guó)霧霾天氣的出現(xiàn)以及能源資源的日益減少，人們開(kāi)始意識(shí)到節(jié)能減排的重要性，將目光轉(zhuǎn)移到利用新能源實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的高效、低碳節(jié)能的方向發(fā)展。作為煉鋼企業(yè)其是環(huán)境污染以及自然能源消耗的最大戶，實(shí)現(xiàn)煉鋼廠的節(jié)能減排對(duì)于環(huán)境改善、資源高效排放都具有重要的意義。在煉鋼企業(yè)中其要負(fù)載大量的風(fēng)機(jī)和水泵，通常情況下其要根據(jù)外界的環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，但是如果采取其它的高壓技術(shù)則不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的及時(shí)調(diào)整，而高壓變頻技術(shù)則可以根據(jù)外界的環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了能源的低耗達(dá)到節(jié)能的目的。

1 高壓變頻器工作原理及特點(diǎn)

1.1 高壓變頻器工作原理

在進(jìn)行高壓變頻的工作原理分析前，我們應(yīng)該了解高壓變頻器的組成部分：移相變壓器、功率模塊以及控制器。功率模塊是整個(gè)高壓變頻器的核心，在功率模塊電流中，整流測(cè)是三相全橋結(jié)構(gòu)，其開(kāi)關(guān)為二極管，逆變側(cè)為IGBT逆變橋，其輸出端能輸出兩相交流電。移相變壓器為功率模塊進(jìn)行供電，移相變壓器的主要功能是根據(jù)不同的電壓等級(jí)由不同的脈沖疊加實(shí)現(xiàn)整流，移相變壓器的副邊一般被分為好幾組，并且其繞組之間是相互獨(dú)立的，其功率的主回路也是相互獨(dú)立的，可以說(shuō)與其它的變壓器的工作原理相似。具體高壓變頻工作結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖一）

1.2 高壓變頻器工作特點(diǎn)分析

1.2.1 波形符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)對(duì)相關(guān)高壓變頻器的工作過(guò)程分析，得出的數(shù)據(jù)充分證明：高壓變頻器輸入的諧波符合我國(guó)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，也就是說(shuō)對(duì)于36脈沖整流來(lái)講其在理論上是能實(shí)現(xiàn)35次以及以下諧波的自動(dòng)抵消功能的。

1.2.2 單元旁路功能

一般看來(lái)說(shuō)在高壓電頻器工作期間，如果某一單元的器件發(fā)生故障后，其單元對(duì)應(yīng)的相就不會(huì)有電壓的輸入，這樣就會(huì)發(fā)生電機(jī)的缺相工作，而缺相工作是高壓變頻器所不允許的，而高壓變頻器中添加的單元旁路功能就能很好的解決此問(wèn)題，單元旁路功能就是在某一單元發(fā)生故障后，該單元會(huì)通過(guò)相應(yīng)的旁路接觸器進(jìn)行工作，以此保證變頻器還能正常的使用，但是其不能參與變頻工作，一般來(lái)說(shuō)旁路功能發(fā)揮其功能的時(shí)間為250ms，也就是說(shuō)在單元發(fā)生故障后的250ms內(nèi)，變頻器可以正常的工作，同時(shí)也可以給維修人員提供足夠的時(shí)間將單元故障期間去掉。

1.2.3 中性點(diǎn)漂移

在單元故障發(fā)生后，雖然單元旁路功能能夠保證高壓變頻器的正常使用，但是其電容的容量會(huì)下降，因?yàn)樵趩卧骷l(fā)生故障后，其輸出的電壓就不可能穩(wěn)定，這樣變頻器所發(fā)揮的功效也就會(huì)降低，因此需要對(duì)電機(jī)的有效電壓進(jìn)行最大控制，根據(jù)此種情況。可以對(duì)單元電壓的相位角進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電壓平衡。

1.2.4 具有較高的輸入功率因數(shù)

一般來(lái)說(shuō)按照電源性質(zhì)不同其產(chǎn)生的效果也不同，比如電壓源型其中間直流環(huán)節(jié)給夠?yàn)殡姍C(jī)提供足夠的電流，而且其不需要進(jìn)行交換，而電流源型則需要進(jìn)行無(wú)功轉(zhuǎn)換，因此其當(dāng)電機(jī)的符合降低時(shí)，其功率的因素也就降低了，所以在高壓變頻器的中間環(huán)節(jié)，其主要采取的是電壓源型電源，這樣可以保證高壓變頻器能夠輸入較高的功率因數(shù)。

2 變頻技術(shù)及節(jié)能原理

變頻技術(shù)概括的簡(jiǎn)單點(diǎn)就是通過(guò)對(duì)電力半導(dǎo)體器件的操作將工頻電源轉(zhuǎn)化為另一頻率的電能，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有電壓不變的情況下改變電頻率，實(shí)現(xiàn)電器的最大效能發(fā)揮。其工作原理就是通過(guò)交流電轉(zhuǎn)化為直流電再到交流電的轉(zhuǎn)化，通過(guò)變頻器對(duì)電變頻的改變，實(shí)現(xiàn)在滿負(fù)荷的時(shí)候其頻率高，在低負(fù)荷的時(shí)候頻率降低的目的，達(dá)到最大化節(jié)能的效果。

變頻調(diào)速節(jié)能原理：其主要使用過(guò)變頻控制系統(tǒng)改變輸入到電動(dòng)機(jī)內(nèi)的電源頻率，達(dá)到控制電流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

3 高壓變頻器在煉鋼廠中的實(shí)際應(yīng)用

鋼廠向來(lái)以高消能、高資源、規(guī)模大特點(diǎn)成為當(dāng)前環(huán)境污染的主要因素之一，比如近幾年河北省環(huán)境污染嚴(yán)重的原因主要就是鋼鐵企業(yè)在河北省的數(shù)量非常多，其造成的污染非常大。電爐煉鋼主要是對(duì)一些廢舊的鋼材、鐵合金等原料進(jìn)行冶煉，可以說(shuō)在電爐冶煉的過(guò)程中其會(huì)產(chǎn)生許多有害的氣體，尤其是冶煉的氧化過(guò)程產(chǎn)生大量的煙氣，對(duì)此在設(shè)計(jì)電爐除塵系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)電爐冶煉最大排煙量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)在冶煉的過(guò)程中，吹氧期是使用高負(fù)荷電機(jī)的時(shí)期，而吹氧期一般還占不到整個(gè)冶煉過(guò)程的一半，這樣就會(huì)造成電機(jī)在吹氧期是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其它時(shí)期則是低工況運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)造成電機(jī)能源資源的浪費(fèi)。同時(shí)在冶煉的過(guò)程中不同的冶煉時(shí)期其工藝手段也不同，其產(chǎn)生的煙氣量也就不同，比如在加料時(shí)期，其揚(yáng)塵產(chǎn)生的原因主要是加料過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散，因此主要提高加料過(guò)程中粉塵的不擴(kuò)散就可以避免揚(yáng)塵的出現(xiàn)，也就是說(shuō)此階段不需要進(jìn)行大風(fēng)量的除塵；而在送電過(guò)程中需要及時(shí)將煙塵排除，同時(shí)也不能將煉爐內(nèi)的熱量吸走，對(duì)此不需要進(jìn)行大風(fēng)量的除塵，對(duì)此該工程對(duì)除塵設(shè)備提出了更高的要求。

根據(jù)不同冶煉時(shí)期的除塵要求，在冶煉鋼廠的除塵系統(tǒng)改造中，應(yīng)用高壓變頻器的節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在：選用的除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)為YKK800-8，其額定電壓為10000V，額定電流為127A，額定轉(zhuǎn)速為747r/min，額定功率為1800kW。具體到高壓變頻器的使用可以按照不同的冶煉時(shí)期的工藝特點(diǎn)設(shè)定不同的頻率，以此將不同時(shí)期內(nèi)的煉鋼階段的操作傳遞到變頻器中，在變頻器接受到冶煉階段的工藝要求時(shí)，其就會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序調(diào)整高壓變頻器的頻率，這樣可以很好地實(shí)現(xiàn)差別化變頻操作，既能提高除塵效果、提高冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量，還能提高冶煉企業(yè)的節(jié)能效果，促進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效率。

高壓變頻技術(shù)在冶煉鋼廠的除塵設(shè)備中應(yīng)用后，其對(duì)冶煉廠的作用主要體現(xiàn)在：

①除塵設(shè)備的功耗能夠隨著外界環(huán)境的變化而自動(dòng)調(diào)整電壓負(fù)荷，進(jìn)而提高除塵設(shè)備的效率，達(dá)到其運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳狀態(tài)。

②電機(jī)功率的最佳狀態(tài)，能夠保證除塵設(shè)備按照科學(xué)的電壓進(jìn)行工作，從而有利于冶煉鋼廠各種設(shè)備的使用壽命的提高，降低電流負(fù)荷對(duì)機(jī)械的損傷。

③有利于控制煉爐內(nèi)的溫度，改善煉爐內(nèi)的吹煉情況，提高鋼鐵的質(zhì)量，促進(jìn)冶煉產(chǎn)品的品質(zhì)。

4 節(jié)能效果分析

根據(jù)對(duì)高壓變頻器在冶煉鋼廠的應(yīng)用情況進(jìn)行分析看得出以下數(shù)據(jù)（見(jiàn)表一）：

通過(guò)上圖相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以計(jì)算出以下公式：變頻改造后，系統(tǒng)每天的耗電量為：14874+11123+1069=27066 KWh。與變頻改造前相比，每天節(jié)約的電能為：37577-27066=10511KWh。如果我們按照其一年運(yùn)行365天計(jì)算，那么其一年節(jié)省的電費(fèi)就是10211×0.45×365=167.7156萬(wàn)，由此可見(jiàn)應(yīng)用高壓變頻器之后給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效率。

當(dāng)然以上的數(shù)據(jù)計(jì)算只是在理論層面進(jìn)行的計(jì)算，實(shí)際的節(jié)能情況會(huì)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行有所偏差，但是高壓變頻器的應(yīng)用對(duì)企業(yè)的節(jié)能是有很大的幫助的。

參考文獻(xiàn)：

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摘要：環(huán)保的嚴(yán)重污染，能源的日益緊張，要求鋼鐵企業(yè)要降低能源消耗，開(kāi)展環(huán)保、低碳的節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)。高壓變頻器就是利用其變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的降耗增效，因此鋼廠使用高壓變頻技術(shù)對(duì)鋼廠的節(jié)能減排具有非常重要的作用。本文以高壓變頻器節(jié)能技術(shù)為突破口，分析高壓變頻器的工作原理，最后引導(dǎo)出高壓變頻器在煉鋼廠節(jié)能應(yīng)用的具體措施。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 節(jié)能 應(yīng)用

0 引言

近幾年我國(guó)霧霾天氣的出現(xiàn)以及能源資源的日益減少，人們開(kāi)始意識(shí)到節(jié)能減排的重要性，將目光轉(zhuǎn)移到利用新能源實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的高效、低碳節(jié)能的方向發(fā)展。作為煉鋼企業(yè)其是環(huán)境污染以及自然能源消耗的最大戶，實(shí)現(xiàn)煉鋼廠的節(jié)能減排對(duì)于環(huán)境改善、資源高效排放都具有重要的意義。在煉鋼企業(yè)中其要負(fù)載大量的風(fēng)機(jī)和水泵，通常情況下其要根據(jù)外界的環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，但是如果采取其它的高壓技術(shù)則不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的及時(shí)調(diào)整，而高壓變頻技術(shù)則可以根據(jù)外界的環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了能源的低耗達(dá)到節(jié)能的目的。

1 高壓變頻器工作原理及特點(diǎn)

1.1 高壓變頻器工作原理

在進(jìn)行高壓變頻的工作原理分析前，我們應(yīng)該了解高壓變頻器的組成部分：移相變壓器、功率模塊以及控制器。功率模塊是整個(gè)高壓變頻器的核心，在功率模塊電流中，整流測(cè)是三相全橋結(jié)構(gòu)，其開(kāi)關(guān)為二極管，逆變側(cè)為IGBT逆變橋，其輸出端能輸出兩相交流電。移相變壓器為功率模塊進(jìn)行供電，移相變壓器的主要功能是根據(jù)不同的電壓等級(jí)由不同的脈沖疊加實(shí)現(xiàn)整流，移相變壓器的副邊一般被分為好幾組，并且其繞組之間是相互獨(dú)立的，其功率的主回路也是相互獨(dú)立的，可以說(shuō)與其它的變壓器的工作原理相似。具體高壓變頻工作結(jié)構(gòu)圖（見(jiàn)圖一）

1.2 高壓變頻器工作特點(diǎn)分析

1.2.1 波形符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)對(duì)相關(guān)高壓變頻器的工作過(guò)程分析，得出的數(shù)據(jù)充分證明：高壓變頻器輸入的諧波符合我國(guó)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，也就是說(shuō)對(duì)于36脈沖整流來(lái)講其在理論上是能實(shí)現(xiàn)35次以及以下諧波的自動(dòng)抵消功能的。

1.2.2 單元旁路功能

一般看來(lái)說(shuō)在高壓電頻器工作期間，如果某一單元的器件發(fā)生故障后，其單元對(duì)應(yīng)的相就不會(huì)有電壓的輸入，這樣就會(huì)發(fā)生電機(jī)的缺相工作，而缺相工作是高壓變頻器所不允許的，而高壓變頻器中添加的單元旁路功能就能很好的解決此問(wèn)題，單元旁路功能就是在某一單元發(fā)生故障后，該單元會(huì)通過(guò)相應(yīng)的旁路接觸器進(jìn)行工作，以此保證變頻器還能正常的使用，但是其不能參與變頻工作，一般來(lái)說(shuō)旁路功能發(fā)揮其功能的時(shí)間為250ms，也就是說(shuō)在單元發(fā)生故障后的250ms內(nèi)，變頻器可以正常的工作，同時(shí)也可以給維修人員提供足夠的時(shí)間將單元故障期間去掉。

1.2.3 中性點(diǎn)漂移

在單元故障發(fā)生后，雖然單元旁路功能能夠保證高壓變頻器的正常使用，但是其電容的容量會(huì)下降，因?yàn)樵趩卧骷l(fā)生故障后，其輸出的電壓就不可能穩(wěn)定，這樣變頻器所發(fā)揮的功效也就會(huì)降低，因此需要對(duì)電機(jī)的有效電壓進(jìn)行最大控制，根據(jù)此種情況。可以對(duì)單元電壓的相位角進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電壓平衡。

1.2.4 具有較高的輸入功率因數(shù)

一般來(lái)說(shuō)按照電源性質(zhì)不同其產(chǎn)生的效果也不同，比如電壓源型其中間直流環(huán)節(jié)給夠?yàn)殡姍C(jī)提供足夠的電流，而且其不需要進(jìn)行交換，而電流源型則需要進(jìn)行無(wú)功轉(zhuǎn)換，因此其當(dāng)電機(jī)的符合降低時(shí)，其功率的因素也就降低了，所以在高壓變頻器的中間環(huán)節(jié)，其主要采取的是電壓源型電源，這樣可以保證高壓變頻器能夠輸入較高的功率因數(shù)。

2 變頻技術(shù)及節(jié)能原理

變頻技術(shù)概括的簡(jiǎn)單點(diǎn)就是通過(guò)對(duì)電力半導(dǎo)體器件的操作將工頻電源轉(zhuǎn)化為另一頻率的電能，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有電壓不變的情況下改變電頻率，實(shí)現(xiàn)電器的最大效能發(fā)揮。其工作原理就是通過(guò)交流電轉(zhuǎn)化為直流電再到交流電的轉(zhuǎn)化，通過(guò)變頻器對(duì)電變頻的改變，實(shí)現(xiàn)在滿負(fù)荷的時(shí)候其頻率高，在低負(fù)荷的時(shí)候頻率降低的目的，達(dá)到最大化節(jié)能的效果。

變頻調(diào)速節(jié)能原理：其主要使用過(guò)變頻控制系統(tǒng)改變輸入到電動(dòng)機(jī)內(nèi)的電源頻率，達(dá)到控制電流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

3 高壓變頻器在煉鋼廠中的實(shí)際應(yīng)用

鋼廠向來(lái)以高消能、高資源、規(guī)模大特點(diǎn)成為當(dāng)前環(huán)境污染的主要因素之一，比如近幾年河北省環(huán)境污染嚴(yán)重的原因主要就是鋼鐵企業(yè)在河北省的數(shù)量非常多，其造成的污染非常大。電爐煉鋼主要是對(duì)一些廢舊的鋼材、鐵合金等原料進(jìn)行冶煉，可以說(shuō)在電爐冶煉的過(guò)程中其會(huì)產(chǎn)生許多有害的氣體，尤其是冶煉的氧化過(guò)程產(chǎn)生大量的煙氣，對(duì)此在設(shè)計(jì)電爐除塵系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)電爐冶煉最大排煙量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)在冶煉的過(guò)程中，吹氧期是使用高負(fù)荷電機(jī)的時(shí)期，而吹氧期一般還占不到整個(gè)冶煉過(guò)程的一半，這樣就會(huì)造成電機(jī)在吹氧期是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其它時(shí)期則是低工況運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)造成電機(jī)能源資源的浪費(fèi)。同時(shí)在冶煉的過(guò)程中不同的冶煉時(shí)期其工藝手段也不同，其產(chǎn)生的煙氣量也就不同，比如在加料時(shí)期，其揚(yáng)塵產(chǎn)生的原因主要是加料過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散，因此主要提高加料過(guò)程中粉塵的不擴(kuò)散就可以避免揚(yáng)塵的出現(xiàn)，也就是說(shuō)此階段不需要進(jìn)行大風(fēng)量的除塵；而在送電過(guò)程中需要及時(shí)將煙塵排除，同時(shí)也不能將煉爐內(nèi)的熱量吸走，對(duì)此不需要進(jìn)行大風(fēng)量的除塵，對(duì)此該工程對(duì)除塵設(shè)備提出了更高的要求。

根據(jù)不同冶煉時(shí)期的除塵要求，在冶煉鋼廠的除塵系統(tǒng)改造中，應(yīng)用高壓變頻器的節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在：選用的除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)為YKK800-8，其額定電壓為10000V，額定電流為127A，額定轉(zhuǎn)速為747r/min，額定功率為1800kW。具體到高壓變頻器的使用可以按照不同的冶煉時(shí)期的工藝特點(diǎn)設(shè)定不同的頻率，以此將不同時(shí)期內(nèi)的煉鋼階段的操作傳遞到變頻器中，在變頻器接受到冶煉階段的工藝要求時(shí)，其就會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序調(diào)整高壓變頻器的頻率，這樣可以很好地實(shí)現(xiàn)差別化變頻操作，既能提高除塵效果、提高冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量，還能提高冶煉企業(yè)的節(jié)能效果，促進(jìn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效率。

高壓變頻技術(shù)在冶煉鋼廠的除塵設(shè)備中應(yīng)用后，其對(duì)冶煉廠的作用主要體現(xiàn)在：

①除塵設(shè)備的功耗能夠隨著外界環(huán)境的變化而自動(dòng)調(diào)整電壓負(fù)荷，進(jìn)而提高除塵設(shè)備的效率，達(dá)到其運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳狀態(tài)。

②電機(jī)功率的最佳狀態(tài)，能夠保證除塵設(shè)備按照科學(xué)的電壓進(jìn)行工作，從而有利于冶煉鋼廠各種設(shè)備的使用壽命的提高，降低電流負(fù)荷對(duì)機(jī)械的損傷。

③有利于控制煉爐內(nèi)的溫度，改善煉爐內(nèi)的吹煉情況，提高鋼鐵的質(zhì)量，促進(jìn)冶煉產(chǎn)品的品質(zhì)。

4 節(jié)能效果分析

根據(jù)對(duì)高壓變頻器在冶煉鋼廠的應(yīng)用情況進(jìn)行分析看得出以下數(shù)據(jù)（見(jiàn)表一）：

通過(guò)上圖相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以計(jì)算出以下公式：變頻改造后，系統(tǒng)每天的耗電量為：14874+11123+1069=27066 KWh。與變頻改造前相比，每天節(jié)約的電能為：37577-27066=10511KWh。如果我們按照其一年運(yùn)行365天計(jì)算，那么其一年節(jié)省的電費(fèi)就是10211×0.45×365=167.7156萬(wàn)，由此可見(jiàn)應(yīng)用高壓變頻器之后給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效率。

當(dāng)然以上的數(shù)據(jù)計(jì)算只是在理論層面進(jìn)行的計(jì)算，實(shí)際的節(jié)能情況會(huì)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行有所偏差，但是高壓變頻器的應(yīng)用對(duì)企業(yè)的節(jié)能是有很大的幫助的。

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