工廠降溫設備_西昌新鋼業除塵風機高壓變頻的應用工業自動化高壓

    1、用戶簡介

    西昌新鋼業有限責任公司（以下簡稱公司）座落在中國航天城――四川省西昌市。公司于2001年12月由原攀鋼410廠（全國最大的冶金中間試驗基地）改制組建。組建后牢牢捉住歷史機遇，立足攀（枝花）西（昌）豐富的礦產、水電等資源上風，利用自身多年來積淀的冶金科研、生產技術實力，迅速完成了100萬噸全連鑄技改工程建設,形成了自成系統的現代化鋼鐵聯合生產線。工藝流程采用了環燒、環冷、小球燒結技術、無料鐘爐頂、PLC控制、連鑄連軋、切分軋制、產業電視監控系統等多項當前國內先進冶金裝備和技術，具有節能、環保、保質、高效等明顯特點。滿足現代鋼鐵生產的要求和廣大用戶的需要。

    改公司產品廣泛用于建筑、汽車、化工、冷軋、鋼管制造、五金、家電等行業。產品已銷往全國20多個省市并出口到東南亞和歐美部分國家（地區）。該公司堅持“以鋼鐵為基礎，以釩鈦化工為主導發展方向。將公司建成效益型、科技型、外向型的鋼鐵釩鈦企業”發展方針。

    2、改造項目介紹

    ZINVERT高壓變頻調速系統在西昌新鋼業的除塵風機上得到應用，該除塵風機應用于的＃1提釩冶煉無濺渣護爐的除塵。每爐的提釩冶煉周期約17～18分鐘，包括兌鐵水、吹煉、半鋼等幾個階段（如下圖所示）。由于各階段產生的煙塵量不同實際所需要的風量是隨著不同階段而變化的，例如在整個提釩冶煉過程中在吹煉階段有大量煙塵產生需要風機風量較大，在兌鐵水、半鋼的過程煙塵較少不需要多少風量。但由于原來的除塵風機沒有任何調速裝置，而利用風門調整也存在調整時間長、管網波動較大的缺點，因此常年基本在整個生產時間內均保持風門全開，風機工頻全速運行。此種運行方式極大的浪費了能源。故對此除塵風機采用了變頻器改造，本系統原采用國內某廠家產品，后由于故障、維修、服務等題目，原設備長期棄置不用，后改用ZINVERT－A9H1000/10Y型高壓變頻調速系統改造。

    系統的運行方式如圖1所示，在提釩冶煉周期中根據實際煙塵發生量的不同，調整風機轉速、風量，達到保證除塵要求的同時節約電能的效果。從整個變頻改造后的運行效果圖看，除塵風機在生產過程中有超過一半的時間運行在低速狀態，在整個周期里大量的節約電量，降低生產本錢。

    經涼山州環境監測站多次監測，除塵系統的煙粉塵排放，廠區粉塵無組織排放均符合《產業窯爐大氣污染物排放標準》限值要求。

    3、改造方案

    變頻器采用了一拖一改造方式，電氣原理圖如下圖2所示：

  ,車間安裝負壓風機;  10kV電源經變頻裝置刀閘K1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經刀閘K2送至電動機；10kV電源還可經刀閘K2切換至工頻側直接起動電動機。一旦變頻裝置出現故障，即可馬上斷開輸進側10kV開關及刀閘K1，將變頻裝置隔離，切換刀閘K2至工頻側，在工頻電源下起動電機運行。刀閘K1、K2之間具有閉鎖和防止誤操縱功能。

    除塵風機分為除塵階段和非除塵階段，在兩個不同階段所需要的風量不同，所以變頻器采用了高速和低速兩種運行方式。根據現場調試確定了在不同階段下的運行頻率，即高速階段（45Hz）和低速階段（25Hz）。在除塵階段變頻器運行在高速階段，在非除塵階段采用低速運行方式，高速運行和低速運行的切換是根據氧槍的位置自動進行。

    ZINVERT智能高壓變頻調速系統的設計余量大的特點體現明顯，首先系統進線的母線電壓達到額定電壓110％，且波動較大甚至更高，ZINVERT智能高壓變頻調速系統系統運行穩定。另外，ZINVERT智能高壓變頻調速系統拖動的除塵風機可20秒內完成風機轉速由低速到高速運行的切換，頻率提升迅速，對風量要求和除塵效果的影響很小，完全達到生產現場對除塵效果的要求，取得良好的應用效果。

    4、變頻改造收益

    以提釩周期為單位計算其節能情況，具體節能情況如下表所示：   

    從上表可以看出在低速情況下，除塵風機所消耗的電量相差是十分驚人的，而低速運行時間是整個提釩周期的10/17.5，超過了一半時間。所以整個提釩周期的功率節省超過500kW。按全年運行330天、電價0.5元/KWH計算，改除塵風機變頻改造一年經濟收益為：

    （800－301）×24×330×0.5＝197.5（萬元）。

　　近日，穆格工程師在歐洲風能大會上發表了兩篇技術論文。本次會議在布魯塞爾舉行，是2011年度的首次風能活動。兩篇論文的主題分別是：“更逼真地模擬風機負荷的變槳控制系統模型”和“如何通過監測葉片負荷提高風機的投資回報率”。穆格是風能行業槳葉變槳控制、滑環和槳葉監測系統解決方案的領導者，經常參與各種全球性的風能活動。

　　第一篇論文由來自穆格德國公司的Steffen Adelt與Tobias Rösmann合著，論述了新的變槳控制系統模型。由于風機負載模擬與許多常見的負載模擬并不相同，因此有必要在控制系統模型中同時考慮到非線性和線性行為。Adelt說道，“風機變槳控制系統是轉子速度控制回路的作動裝置，也是發生故障時的緊急制動裝置”，“對于大型風機，在開發用于降低疲勞負荷的控制算法時也使用變槳控制系統作為作動裝置，但這些控制回路在設計時通常并不考慮變槳控制系統的實際行為。借助這一新模型，最終負載模擬將更加逼真，主機制造商和風機運營商將體驗到更加可靠的系統性能”。

　　該論文還講述了穆格新變槳控制系統模型的一些重要優勢。新的變槳控制系統軟件使用C++ 編程語言編寫，因而可以與各種不同的模擬工具集成，并且可以編譯為動態鏈接庫(DLL)，輕松實現與常用風機負荷計算軟件(如GH Bladed或Flex5)的結合。

　　第二篇論文由來自穆格英國公司的Edward Wilkinson與Mark Osborne、Glynn Lloyd、Toby King及Paul Bridges合著。Paul Bridges在歐洲風能協會展覽會上展示了一些真實的案例，以論證如何利用葉片負載監測系統快速診斷損失并縮短投資回報周期。Bridges說：“即便是最尖端的風機也不能保證永遠高效運行。制造流程、安裝和調試過程中的誤差以及運輸和使用過程中的損壞，都會導致風機效率降低和失衡。市場上的大多數運行狀況監測系統關注的是故障的結果，而不是故障原因”。

　　在談到第二篇論文時，Bridges說道：“大量的風機都存在嚴重的葉片質量失衡現象，更多風機則是槳距角失衡并超出了臨界閾值。由于風機沒有可靠的傳感器來分別監測各個葉片，直接導致了無法測量這些葉片的負載并進行相關診斷。我們已證明，通過槳葉監測可以增加電力產出，并在過量負載對風機其余部分造成損害之前檢測到它�！�

　　與會期間，這兩篇論文的作者共同回答了觀眾的現場提問，并就技術主題的詳細信息以及穆格解決方案如何為風機運行提供附加價值進行了介紹。

　　此外，穆格在2011歐洲風能大會7號大廳的7428展位上逼真地演示了可由參觀者參與操作的變槳控制和槳葉監測系統，并展示了其最新產品和技術。同時，穆格在展會上就其產品已成功安裝于全球20000多臺陸上及海上風機進行了慶祝。