淺析除塵風(fēng)機(jī)的高壓變頻節(jié)能改造

馮忠好

（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司　四川　成都　610000）

淺析除塵風(fēng)機(jī)的高壓變頻節(jié)能改造

馮忠好

（中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司四川成都610000）

本文論述了除塵風(fēng)機(jī)的高壓變頻節(jié)能改造，對改造后的節(jié)電率與國內(nèi)同類水平的比較，介紹了變頻器的注意事項(xiàng)。本文以冶金行業(yè)為例結(jié)合漢江丹江口鋁業(yè)公司凈化除塵風(fēng)機(jī)改造，通過對現(xiàn)有電機(jī)運(yùn)行情況分析，為更好的對變頻調(diào)速技術(shù)消化吸收。

除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)；節(jié)能改造；措施分析

冶金行業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國的冶金行業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，為此該行業(yè)的市場競爭越來越激烈。但是在冶金的過程中出現(xiàn)的煙塵，極大的阻礙了冶金工作的正常進(jìn)行。通過分析傳統(tǒng)除塵系統(tǒng)的工作情況，針對能源消耗大的問題進(jìn)行了節(jié)能改造的措施分析和使用，為我國冶金行業(yè)的節(jié)能環(huán)保發(fā)展具有重大的意義。一些企業(yè)通過大規(guī)模、專業(yè)化的技術(shù)和設(shè)備改造，在治理煙塵方面已經(jīng)達(dá)到了國家環(huán)境保護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在滿足環(huán)保要求的同時(shí)，還有一個(gè)問題成為冶金行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，即除塵系統(tǒng)的節(jié)能問題，通過探究除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的節(jié)能方案以及采用高壓變頻器等設(shè)備，使冶金行業(yè)的除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)在工作中減少了大量的能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)了資源的高效、合理利用，也才能使冶金企業(yè)在同行業(yè)的競爭中處于優(yōu)勢地位，獲得更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1　除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能現(xiàn)狀分析

1.1取得的節(jié)能成果分析

冶金行業(yè)一般是與重大的建設(shè)工程掛鉤的，規(guī)模比較大、技術(shù)要求高、對社會(huì)和環(huán)境造成的影響大，因此很多企業(yè)對冶金技術(shù)進(jìn)行了一系列的改造處理，取得的效果有以下幾點(diǎn)：①在冶金的過程中已經(jīng)注意環(huán)境保護(hù)，各個(gè)施工階段都采用了布袋除塵器等設(shè)備；②對于一些高速、連續(xù)生產(chǎn)的施工階段，采用了自動(dòng)控制的除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，能夠不間斷的勻速、高校運(yùn)行，不僅節(jié)省了大量的人力支出，同時(shí)也達(dá)到節(jié)電的目的；④冶金行業(yè)已經(jīng)注意采用一些變頻器，來輔助除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行除塵。

1.2存在的節(jié)能問題分析

盡管部分冶金企業(yè)已經(jīng)在除塵節(jié)能方面取得了一定的成果，但是仍存在一些問題需要進(jìn)一步改進(jìn)：①施工人員的技能還沒有達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨?，尤其是對?jié)能設(shè)備的理解和使用方面，還有待進(jìn)一步加強(qiáng)；②由于大量使用了自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，所以工作人員對煙塵排量無法準(zhǔn)確掌握，只能按照設(shè)定的最大煙塵排量值來運(yùn)行除塵設(shè)備，對設(shè)備造成了嚴(yán)重的損傷也浪費(fèi)了大量的電能；④由于在冶煉的過程中，煙塵的排放量以及排放點(diǎn)非常多，所以部分企業(yè)在沒有進(jìn)行嚴(yán)密的方案設(shè)計(jì)的情況下，添置了大量的除塵設(shè)備導(dǎo)致設(shè)備的利用率非常低，也造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

2　凈化除塵風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造

2.1五萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造

2011年4月，通過對五萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造可行性研究，認(rèn)為用兩臺(tái)TYVERT-Y10/029型變頻器采取二開二備的運(yùn)行方式，控制四臺(tái)10kV 400kW的凈化風(fēng)機(jī)的方案可行。2011年6月，公司與武漢市通益電氣有限公司簽定《合同能源管理服務(wù)協(xié)議書》，確定由通益電氣有限公司完成對五萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造所需設(shè)備提供、安裝、試驗(yàn)、驗(yàn)收。2011年11月，項(xiàng)目完成投入運(yùn)行，通過湖北省節(jié)能監(jiān)察中心的檢測數(shù)據(jù)表明五萬噸凈化變頻節(jié)能改造的節(jié)電率為63.79%。

2.2部分低壓電機(jī)和三萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造

2011年12月，船泵132kW水泵節(jié)能改造由深圳市科駿實(shí)業(yè)有限公司提供設(shè)備及安裝，生產(chǎn)部負(fù)責(zé)項(xiàng)目管理。2012年1月公司對船泵132kW水泵節(jié)能改造進(jìn)行項(xiàng)目驗(yàn)收。經(jīng)過節(jié)電率核算，泵船132kW取水泵節(jié)能改造項(xiàng)目節(jié)電率達(dá)到33.8%。

2.3低壓變頻節(jié)能改造

分為凈化系統(tǒng)溜槽高壓風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造和動(dòng)力車間外循環(huán)水泵變頻節(jié)能改造兩個(gè)子項(xiàng)目。其中，凈化系統(tǒng)溜槽高壓風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造分為兩萬噸、三萬噸、五萬噸溜槽高壓風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造三個(gè)單元進(jìn)行。動(dòng)力車間外循環(huán)水泵變頻節(jié)能改造分為五萬噸、“3+2”、電四外循環(huán)水泵變頻節(jié)能改造三個(gè)單元進(jìn)行。低壓變頻節(jié)能改造取得了較好的節(jié)電效果，由于改造設(shè)備分布較散，目前尚未取得其節(jié)電率的數(shù)據(jù)。

2.4三萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造

采取一拖二的配置，實(shí)現(xiàn)由一臺(tái)變頻器（額定容量為800kVA）同時(shí)拖動(dòng)三萬噸1#、2#凈化風(fēng)機(jī)電機(jī)（單臺(tái)額定容量為400kVA），通過調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的方式滿足凈化工藝所需的工況。2012年5月，由生產(chǎn)部組織項(xiàng)目實(shí)施，由榮信電力電子股份有限公司提供變頻器及配套設(shè)備的購置、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收及技術(shù)服務(wù)。2012年9月投入運(yùn)行，并通過鋁業(yè)公司驗(yàn)收。通過與2012年1月運(yùn)行耗電量相比較，三萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造的節(jié)電率為66.90%。

2.5兩萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造

2012年9月，生產(chǎn)部確定了兩萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造方案，采取一臺(tái)變頻器（額定容量為1250kVA）同時(shí)拖動(dòng)三萬噸3臺(tái)凈化風(fēng)機(jī)電機(jī)（單臺(tái)額定容量為400kVA）。2012年10月，公司與上海中際電氣有限公司簽定了高壓變頻器及配套設(shè)備的購置、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收及技術(shù)服務(wù)協(xié)議。目前該項(xiàng)目正在實(shí)施過程中，保守地估計(jì)兩萬噸凈化排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造的節(jié)電率將達(dá)到52%。

3　除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的措施分析

3.1除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造方案的制定

3.1.1自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)

為了節(jié)省人工同時(shí)保證冶金工程高效順利進(jìn)行，大量的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備和除塵設(shè)備被采用，這就需要對這些自動(dòng)化設(shè)備設(shè)定控制方案。根據(jù)冶金生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)和要求，一般將生產(chǎn)設(shè)備和除塵設(shè)備聯(lián)系在一起，這就需要通過計(jì)算機(jī)技術(shù)控制開爐和閉爐時(shí)自動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。此外還可以根據(jù)搜集到的煙塵含量形成參數(shù)值，然后再調(diào)整除塵風(fēng)機(jī)的除塵轉(zhuǎn)速等。

3.1.2節(jié)電方案的設(shè)計(jì)

電力的消耗是與除塵設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)速度成正比的，因此要控制電力的使用實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的，就必須對除塵設(shè)備的規(guī)格、使用時(shí)間進(jìn)行有效的掌控。一方面，對于除塵設(shè)備的使用做到科學(xué)合理的管理，每個(gè)除塵設(shè)備的使用要做到嚴(yán)格的限制，盡量在它們工作的參數(shù)范圍內(nèi)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速盡量維持在較低的水平，只要能滿足除塵的需要即可；另一方面，除塵設(shè)備的利用時(shí)間應(yīng)該做到收放自如，企業(yè)要想真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能發(fā)展就必須對除塵設(shè)備的使用時(shí)間進(jìn)行周密的計(jì)算，在開爐冶金時(shí)再將除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)打開，而不能為了減少麻煩就一直將除塵風(fēng)機(jī)開著，對電量造成重大的浪費(fèi)，而除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)在沒有除塵需求時(shí)運(yùn)行，對機(jī)器本身也會(huì)造成嚴(yán)重的損耗，以至于有除塵需求時(shí)它的除塵功能大打折扣。

3.2采用高壓變頻器進(jìn)行除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造

3.2.1高壓變頻器的節(jié)能原理分析

通過力學(xué)知識(shí)可以計(jì)算出功率P=（流量）KQ×（壓力）H，而K代表的是計(jì)算的常數(shù)，Q代表的是流量，它們與機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度N成正比例關(guān)系，而N的平方則又與H成正比例關(guān)系，功率P就與轉(zhuǎn)速N成立方的正比關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化后其他的流量、功率等都要發(fā)生相應(yīng)的變化。在生產(chǎn)的過程中，如果需要對流量即除塵的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，那就可以用高壓變頻器對機(jī)器的轉(zhuǎn)速N進(jìn)行控制，那么功率P就要跟著變化，這就是高壓變頻器對除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)耗電功率進(jìn)行了節(jié)能改造。

3.2.2高壓變頻器的具體節(jié)能作用分析

高壓變頻器的節(jié)能作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①提高除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的功率。如果沒有除塵任務(wù)時(shí)，運(yùn)行的除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)就會(huì)使自身的機(jī)器發(fā)熱，導(dǎo)致它的運(yùn)行功率受到嚴(yán)重的影響。而通過高壓變頻器就能夠有效的提高除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率，從而減少了很多的無用功的發(fā)生，提高了除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果。②縮短除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。一般而言現(xiàn)在的大多數(shù)除塵風(fēng)機(jī)是離心式的風(fēng)機(jī)，需要很長的時(shí)間才能啟動(dòng)，在這個(gè)過程中就產(chǎn)生了很大的電流，對機(jī)器設(shè)備的使用壽命是一個(gè)嚴(yán)重的威脅，同時(shí)也浪費(fèi)了大量的電流。通過使用高壓變頻器的使用，就能讓除塵風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間大大縮短，使電流的使用達(dá)到正常的值保證了機(jī)械設(shè)備的正常啟動(dòng)，這就降低了電流在啟動(dòng)過程中對供電系統(tǒng)以及設(shè)備造成的損害，提高了除塵的效率、減少了電量的浪費(fèi)、延長了除塵風(fēng)機(jī)的使用時(shí)間、降低了機(jī)械故障的維修費(fèi)用等，從而使冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能生產(chǎn)的目標(biāo)。④處理變頻和工頻的轉(zhuǎn)換能力比較強(qiáng)，當(dāng)除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)在除塵過程中出現(xiàn)了運(yùn)行故障，它能夠?qū)⒊龎m風(fēng)機(jī)從變頻電壓轉(zhuǎn)換到工頻電壓上，然后繼續(xù)保證了除塵風(fēng)機(jī)的正常工作。

4　變頻器的注意事項(xiàng)

（1）如果電網(wǎng)上有大量的計(jì)算機(jī)、工控機(jī)等設(shè)備以及綜合保護(hù)信號(hào)，對電網(wǎng)中的高次諧波分量有嚴(yán)格的要求，在改造項(xiàng)目中應(yīng)對變頻器產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的影響作具體要求和測量。

（2）在改造過程中變頻器耐壓應(yīng)有50%的電壓余量，如果以一臺(tái)變頻器帶兩臺(tái)風(fēng)機(jī)會(huì)造成變頻器超載而損壞設(shè)備，所以根據(jù)工況最大需求而設(shè)定最高頻率設(shè)定為40Hz以下。

5　結(jié)束語

冶金行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的重要組成部分，對相關(guān)行業(yè)的發(fā)展也起到了非常大的促進(jìn)作用。通過除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造技術(shù)的研究，在一定程度上極大的提高了除塵系統(tǒng)的工作效率，減少了對資源的浪費(fèi)，同時(shí)也減少了煙塵對生態(tài)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，真正走上了一條安全、生態(tài)和高效地可持續(xù)發(fā)展道路，不僅對冶金企業(yè)自身的競爭力有非常大的提高，同時(shí)也有利于促進(jìn)我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展。

[1]葉衛(wèi)華.冶金行業(yè)除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造[J].電氣應(yīng)用，2012（4）.

[2]劉曉強(qiáng).探究高壓變頻器在除塵風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].河北企業(yè)，2013（10）.

[3]任兆華，王君連，劉松斌，翟慶志，穆慧靈.除塵風(fēng)機(jī)的高壓變頻節(jié)能改造[J].冶金自動(dòng)化，2011（1）.

[4]呂曉鵬，李雪鋒，李文新，劉元浩，孟海庫.鋼鐵轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造[J].冶金能源，2012（1）.

TM921.51

A

1673-0038（2015）19-0090-02

2015-4-26

馮忠好（1968-），男，工程師，本科，主要從事交通工程等相關(guān)工作。