萊鋼400 m2燒結機1#主抽風機高壓變頻技術改造

張進坤，李京業，蘇潤寧

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

節能減排

萊鋼400 m2燒結機1#主抽風機高壓變頻技術改造

張進坤，李京業，蘇潤寧

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

萊鋼400 m2燒結機1#主抽風機電機采用AMB-HVI高壓變頻調速系統進行變頻調速節能改造，主回路采用一拖一變頻器，采用風水冷系統裝置，高壓變頻系統完全獨立。技術改造后，降低了設備負載和運轉速度，延長電機、風機等備件使用壽命，節省了維護費用，每月可節省電費76.893萬元。

燒結機；主抽風機；高壓變頻器；節能降耗

1 前言

萊鋼400 m2燒結機擁有2臺進口流量24 000 m3/min的雙吸雙支撐離心式主抽風機，分別配備10 kV功率為8 700 kW無刷勵磁同步電動機。原設計1套4 100 kW的ABB高壓變頻器[1-2]，實現兩臺風機的啟動，啟動后切換到工頻運行。由于主抽風機電耗占整個燒結生產總電耗的一半以上，每天2臺風機電耗近30萬kW·h。燒結生產工藝中要求，通過調節主抽風量來實現燒結終點溫度的控制，而風量調節僅僅依靠調節風門開度實現[3]，主抽風機風門開度長時間處在25%～90%的范圍內，大量電能浪費在風門擋板上。為此，通過變頻調速取代風門調節，以實現風機的低耗運行[4]。

2 高壓變頻器的工作原理

AMB-HVI高壓變頻調速系統主體結構基本包括旁路柜，變壓器柜[5]，模塊柜，控制柜等。AMBHVI系列高壓變頻器采用交-直-交直接高壓（高-高）方式，主電路開關元件為IGBT。由于IGBT耐壓所限，無法直接逆變輸出6、10 kV，且因開關頻率高、均壓難度大等技術難題無法完成直接串聯。AMB-HVI變頻器采用功率單元串聯，疊波升壓，充分利用通用變頻器的成熟技術，因而具有很高的可靠性。控制系統由主控板、信號板、PLC和工控機組成，各部分之間的接線結構見圖1。

3 技術改造

2012年5月，通過BOO模式由深圳安邦信電氣有限公司承擔，采用AMB-HVI高壓變頻調速系統對1#主抽風機電機實施變頻調速節能改造。

圖1 控制系統結構

3.1 主回路采用一拖一變頻器

2臺高壓變頻器均采用一拖一方式運行，選用10 kV安邦信高壓變頻器，同時配備工頻旁路系統。如果電機需要工頻啟動時，仍可采用工頻啟動系統啟動。

高壓變頻器所配置6個真空接觸器，均為手動操作方式控制，如圖2所示。QF1為上級1段母線用戶高壓開關柜真空斷路器；QF2為上級2段母線用戶高壓開關柜真空斷路器，KM1～KM6為真空接觸器，KM1、KM2控制1#同步電機變頻運行，KM4、KM5控制2#同步電機變頻運行；KM3控制1#同步電機工頻運行，KM6控制2#同步電機工頻運行，1#同步電機變頻系統真空接觸器KM2、KM3須機械互鎖，2#同步電機變頻系統KM5、KM6須機械互鎖。

圖2 一拖一變頻器主回路

高壓變頻器出現問題后，停機狀態下可以隨時手動切換到工頻狀態。工、變頻狀態相互切換必須要手動實現，不能自動轉換。

3.2 采用風水冷系統裝置

室內空氣進入變頻器，流經需要冷卻的電氣模塊，通過柜頂風機排出，經過風管在軸流風機的送風作用下吹到換熱器上，換熱器的銅管中流入對銅管沒有腐蝕作用的溫度低于33℃冷水，熱風經過散熱片后，將熱量傳遞給冷水，其熱量被循環冷卻水帶走，變成冷風從散熱片吹出，經過風管送到安裝變頻器的封閉室內，保證變頻器安裝空間內的環境溫度不高于40℃，以確保進入變頻器柜的空氣溫度不高于38℃。

3.3 高壓變頻系統完全獨立

新上高壓變頻系統與現有的ABB控制系統實現最小的交叉，互不影響，切換安全方便，高壓主回路、勵磁系統完全獨立，至定子繞組和勵磁繞組的結合點與原系統（ABB）通過開關完成切換；現場檢測信號不單獨敷設電纜采集，而是通過ABB系統通訊到新上變頻器直接應用，個別關鍵信號如稀油壓力信號等要單獨敷線至變頻器，與通訊信號共同作用，確保可靠性；原有的檢測報警、跳閘功能全部保留，新增系統檢測報警、跳閘功能。

41 #風機變頻技術特點

1）變頻器的平均無故障運行時間＞5 000 h；風冷系統的平均無故障時間大于變頻器的平均無故障運行時間。

2）輸入諧波含量小。AMB-HVI系列高壓變頻調速系統在電源側采用移相多重化整流技術，電網側諧波污染小，功率因數高，對同一電網上其它電氣設備不產生諧波干擾。

3）輸出諧波低。AMB-HVI系列高壓變頻調速系統輸出側采用移相多重化的脈寬調制技術，輸出諧波非常小，無需輸出濾波裝置即可適配各種電機。由于輸出電壓失真度低，波形正弦度好，電機運行噪音低，轉矩脈動小，發熱量低。

4）電壓適應能力強。輸入電壓適應性強，輸入電壓波動±15%正常工作，輸入電源頻率在（50± 3%）Hz時正常運行，輸入電壓瞬時掉電200 ms內保證裝置正常運行，重新上電可實現轉速跟蹤起動，同時具有AVR(自動電壓調節)功能，能夠根據母線電壓的波動自動調整輸出電壓。

5）軟啟動、無沖擊電流。AMB-HVI系列高壓變頻調速系統起動內部設有加速過流限速功能，抑制電機啟動的沖擊電流，保證電機的安全運行，延長其使用壽命。

5 結語

2013年8月20日1#主抽風機完成變頻改造并投入運行，而2#主抽風機工頻運行。2014年4月1#、2#主抽風機日電量統計對比：1#主抽風機高壓變頻狀態下運行耗電量282.03萬kW·h，2#主抽風機工頻狀態下運行耗電量388.52萬kW·h，因此，1#主抽風機月節電106.492萬kW·h，按2014年結算電價均值0.722元計算，1#主抽風機每月可節省電費76.893萬元。

1#主抽風機通過變頻改造后，降低了設備負載和運轉速度，延長電機、風機等備件使用壽命，節省了維護費用，消除了閥門因節流而產生的噪音。

[1]張石，劉曉志.電工技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]龔仲華.交流伺服與變頻器應用技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]杜霞，國桂榮.淺談燒結主抽風機變頻運行的優越性[J].燒結球團，2013，38（6）：21-23

[4]梁麗萍，童明勝.國產變頻器在除塵風機上的應用[J].山東冶金，2007，29（6）：12-14.

[5]楊河清，葉正文.高壓變頻技術在燒結主抽風機上的應用[J].山東冶金，2012，34（1）：27-30.

Transformation of 1#Main Fan High Voltage Inverter of the 400 m2Sinter Machine in Laiwu Steel

ZHANG Jinkun,LI Jingye,SU Running
（The Ironmaking Plant of Yinshan Section Steel,Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

The energy saving transformation on No.1 main fan motor for the 400 m2sinter machine in Laiwu Steel was taken by adopting AMB-HVI high voltage frequency inverter VVVF control system.One inverter and air-water cooling system device were applied in the main circuit,and high voltage frequency conversion system is completely independent.After technological transformation,the load and running speed of the device can be reduced,the service life of the motor and the wind turbine can be prolonged,maintenance costs and the 768 930 Yuan of monthly electricity fee for No.1 main fan can be saved.

sintering machine;main exhaust fan;high voltage inverter;energy saving and reducing consumption

TP273

B

1004-4620（2015）04-0050-02

2015-06-08

張進坤，男，1982年生，2007年畢業于山東理工大學機械設計制造及其自動化專業。現為萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司煉鐵廠燒結二車間工程師，從事設備管理工作。