河北負壓風機價格高壓變頻器在濰鋼集團風機應用論脫硫增壓風機Ｃ

摘 要：本文綜述了高壓變頻器在煉鐵廠部分風機上的應用情況，對改造過程、改造前后的耗電及設備運行情況進行了對比后，最終交流變頻調速器，以其適用性強、可靠性高、操作方便、減少噪聲、保護設備等優勢，受到用戶的好評。
關鍵字：風機、變頻、風道、可靠性、減少噪聲、保護設備

濰鋼煉鐵廠風機變頻器運行現場
一、前言
　　濰鋼集團公司煉鐵廠現有4座高爐2條燒結生產線，高爐冶煉既連續不間斷作業，同時又是用電耗能大戶。隨著國家節能減排政策的出臺，企業節能改造勢在必行。高壓交流變頻調速技術是上世紀90年代迅速發展起來的一種新型電力傳動調速技術。2008年1月我廠采用北京合康億盛公司產的10kV和6kV變頻器用于交流電機的變頻調速，其技術和性能遠遠勝過以前采用的調速方式（如串級調速、液力耦合器調速、轉子水阻調速等）。我公司選用的合康高壓變頻器在煉鐵廠4號高爐熱風爐1#助燃風機、爐前除塵風機、原料除塵風機、1#2#噴煤收塵風機、1#燒結機尾除塵風機共6臺設備進行第一期節能改造，并在5月份陸續安裝調試完成，穩定運行至今。使我公司成為國產高壓變頻器的品牌基地。
二、工況簡述
　　我公司4#高爐熱風爐是為1300m3高爐配套的內頂燃式熱風爐，格子磚為蓄熱載體，以燃燒高爐煤氣為主，燃燒制度為兩燒一送，拱頂的溫度可達到1300℃，煙道溫度在規定的時間內達到300℃，為高爐送風的溫度為1100℃左右。助燃風機的作用是抽取大氣中的空氣，引入熱風爐中為其助燃。風機型號為9-28-14D,全壓40800-12000Pa，電機型號YKK450-4 10kV 400kW ,燒爐需用風量10萬m3/h 風壓：4kPa 換爐時6kPa，風機進風閥開度在30%，改造前通過調節風機進風閥開度和放散閥開度滿足工藝要求，在調整過程中容易產生喘震現象，對設備危害性大，并且風機運行噪音大，電機低負載率功率因數低耗能大。
　　高爐出鐵時會有大量的黃煙，并伴有廢氣和灰塵，4#高爐是1300m3，每天出11爐鐵水，每次大約50分鐘，間隔30分鐘，通過爐前除塵風機引出由布袋除塵進行處理。改造前通過調整液力耦合器轉速控制布袋除塵箱體壓差調整除塵效果，出鐵時高轉速，不出鐵時低轉速。為了保護電機設備，進風閥開度50%，設備利用率大大降低。
　　為高爐生產所供的原料，進爐前需篩分，4#高爐供料工程大小料倉18個，因篩分產生的揚塵點近百個。原料除塵風機的作用是把上料過程中產生的灰塵集中收集處理。改造前電機電流大溫度高風機進口閥開度只能在50%，限制了除塵效果。
　　我廠4#高爐年產百萬噸以上，為節能減排，2008年5月首先對熱風爐助燃風機、爐前和原料除塵風機所配置的10kV400kW、10kV1120kW、10kV1000kW電機進行變頻改造，目前運行情況良好，而且調節簡單、省時省力，耗電量比改造前明顯減少。
三、變頻前后耗電情況對比
　　我廠于2008年5月起開始將高壓變頻器應用在4號高爐1#助燃風機、爐前除塵風機、原料除塵風機的節能改造，目前高壓變頻運轉穩定，平均節電率達到30%以上，取得了顯著的經濟效益。表1是我廠安裝高壓變頻前后數據對比。（注：其它3臺的數據還在檢測中）
　　表1淮鋼集團煉鐵廠安裝高壓變頻前后數據對比


四、可靠性
　　經過對4號高爐爐前除塵原工程進行分析，對原工程的風壓、風量控制由原來的液力耦合器調節改為變頻器調節，由變頻器對電機本身進行調速，最后達到工況要求值。液力耦合器本身能耗達10%左右，而且需要油泵及冷卻水來輔助運行，故障率較高，維護成本高，特別是在夏季因耦合器產生熱量較大，需加入四組冷油器，用循環水強降溫，水消耗量大，資源浪費嚴重。原料除塵工程沒有液力耦合器，只有進風閥。直接由變頻器對電機本身進行調速。變頻器設備接入用戶側高壓開關和擬改造電機之間，變頻器控制分為遠程和就地操作。為了充分保證工程的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時將電機切換至工頻狀態下運行，且切換方式為手動切換。電機、高壓斷路保留了用戶原有設備。我們保留了原操作工程，變頻器故障時，電機手動切換到工頻運行后，操作工按照改造前的操作達到工況要求。變頻器及其工頻旁路開關由變頻器整體配套提供。改造后操作簡單，避免了因操作失誤引發的事故。進風閥全開，減少風道的振動，通過變頻調速后啟動制動平穩，沒有大電流的波動，不對設備產生沖擊，延長使用壽命，降低了故障率。

爐前出鐵場除塵風機現場
　　針對4高爐助燃風機特殊工藝要求：3座熱風爐兩燒一送，約2小時換爐一次，換爐操作時間約10分鐘，這期間需要頻繁開關多個閥門，重要的是控制好風壓、風量。所以改造過程中現場操作箱除保留緊急停機按鈕和必要的信號指示外，其余頻率給定、電流顯示、故障指示接入上位機通過PLC控制，提高了可靠性。進風閥全開，控制電機轉速滿足工藝要求，喘震現象完全消除，噪音降低改善了周圍環境。

[論文關鍵詞]繼電保護 電流互感器 飽和
　　[論文摘要]介紹湛江發電廠脫硫增壓風機CT飽和引起各種電流繼電器誤動的原因，分析電流互感器飽和對電磁式電流繼電器、晶體管或集成電路構成的模擬式電流繼電器和微處理機構成的數字式電流繼電器動作行為的影響。論述幾種防止和抗御電流互感器飽和的方法和對策，如在較高一級的電壓等級中的供電側采取分列運行的方式以減少短路電流等。給出選擇合適的保護裝置和在新建工程中選擇電流互感器的一些原則。

　　
　　一、引言
　　2008年，湛江發電廠出現過廠用大容量電動機（脫硫增壓風機）啟動時差動保護誤動作的情況。究其原因，除個別是因為整定值的問題外，大多數是因電流互感器特性不理想甚至飽和而導致的。
　　眾所周知，設計規程中對電流互感器的選型有嚴格的規定，要求保護用的電流互感器在通過15倍甚至是20倍額定電流的情況下，誤差不超過5%或10%，即不出現飽和。而上面提及的出現差動保護誤動的情況，無一例外地都選用了保護級的電流互感器。經過對 我廠的大容量電動機起動電流的核算，最大容量的電動機啟動時電流大概是開關額定電流的3～5倍，遠達不到電流互感器額定電流的15倍。那為什么差動保護還會因為電流互感器飽和而誤動呢？以下是筆者對問題的一點思考。
　　
　　二、已建成廠用工程中防止TA飽和的方法與對策
　　（一）限制短路電流
　　在已建成廠用工程中可在較高一級的電壓等級中就采取分列運行的方式以限制短路電流。分列運行后造成的供電可靠性的降低可通過備用電源自動投入等方式補救。在新建工程中短路電流過大可采取串聯電抗器的做法來限制短路電流。
　�。ǘ�）增大保護級TA的變比
　　不能采用按負荷電流的大小確定保護級電流變比的方法，必須用保護安裝處可能出現的最大短路電流和互感器的負載能力與飽和倍數來確定TA的變比。增大了保護級TA的變比能夠有效的解決電流互感器特性不理想甚至飽和。湛江電廠脫硫增壓風機6KV開關采用增大保護級TA的變比徹底解決了差動保護誤動的隱患。但增大了保護級TA的變比后會給繼電保護裝置的運行帶來一些負面影響，主要是不利于TA二次回路和繼電保護裝置的運行監視。
　�。ㄈ�）減小電流互感器的二次負載
　　1．選用交流功耗小的繼電保護裝置。電磁型的電流差動繼電器的交流電流功耗每回路可達8VA，而微機型繼電器(如MDMB1系列)的交流電流功耗每回路僅0.5VA，相差一個數量級，應選用交流功耗小的繼電保護裝置。
　　2．盡可能將繼電保護裝置就地安裝。TA的負載主要是二次電纜的阻抗，將繼電保護裝置就地安裝，大大縮短了二次電纜長度，減小了互感器的負擔，避免了飽和。另外，就地安裝后，還簡化了二次回路，提高了供電可靠性。就地安裝方式對繼電保護裝置本身有更高的要求，特別是在惡劣氣候環境下運行的能力和抗強電磁干擾的性能要好。
　　3．減小TA的二次額定電流。由于功耗與電流的平方成正比，將二次額定電流從5 A降至1 A，在負載阻抗不變的情況下，相應的二次回路功耗降低了25倍，互感器不容易飽和。
　　減小了TA的二次額定電流也會對繼電保護裝置產生負面影響，二次電流減小后，必須提高繼電器的靈敏度，而靈敏度和抗干擾能力是一對矛盾。對于就地安裝的繼電保護裝置，由于二次電流電纜的長度很短，現場的電磁干擾水平又比較高，仍以選用二次額定電流為5 A的互感器為好。
　�。ㄋ模┎捎每癸柡湍芰�強的繼電保護裝置
　　1．采用對電流飽和不敏感的保護原理或保護判據。例如，采用相位判別原理的繼電器比采用幅值判別原理的繼電器的抗TA飽和的性能要好，因為即使在嚴重飽和狀態，正確地恢復電流的相位還是比較容易的；又如，采用負序過電流判據比采用相過電流判據的抗飽和性能要好，因為飽和狀態下剩余電流的負序分量相對于靈敏的負序電流整定值是足夠大的。當然，負序電流保護存在著TA二次回路斷線時容易誤動作、三相對稱故障時會拒動、不易整定配合的缺點，要增加附加判據來克服。
2．采用對TA飽和不敏感的數字式保護裝置。如前所述，瞬時值判別比平均值判別或有效值判別的抗TA飽和的性能要好。對于帶時限的保護，電流的非周期分量對繼電器的動作正確性和準確性的影響不大，采用全電流判別比采用工頻分量判別的抗TA飽和性能要好。
　　3．有效地利用電流不飽和段的信息。TA在電流換向后的一段時間內不飽和，在短路開始的1/4周期內也不飽和，可以有效地加以利用。采用快速保護判據，在電流飽和前就正確地做出判斷（例如高阻抗電流差動繼電器）是一種典型的抗TA飽和做法。采用貯能電容或無源低通濾波器對飽和電流波形進行削峰填谷以縮小電流波形的間斷角也是一種簡單有效的辦法。
　　
　　三、結語
　　為了避免差動保護的電流互感器大容量電動機啟動時因電流過大出現飽和而導致差動保護誤動作，除了在設備選型上要確保選用容量足夠的保護級電流互感器外，還可根據電流互感器的伏安特性曲線和現場實測的電流互感器二次回路負載阻抗計算出電流互感器的飽和點，以此推算出在最大可能出現的穿越電流作用下，電流互感器是否會飽和以及差動保護是否會誤動作。如計算結果顯示電流互感器確會因較大穿越電流而飽和，則應更換更大容量的電流互感器，或將電流互感器二次回路的電纜截面加粗，以減小二次負載的阻抗，保證差動保護的可靠性。湛江電廠脫硫增壓風機6KV開關通過增大保護級TA的變比徹底解決了差動保護誤動的隱患，并且正在運行的斷路器和繼電保護裝置沒有更換掉因此兼顧了經濟性。
　　
　　參考文獻：
　　[1]賀家李、宋從矩，電力工程繼電保護原理[M]. 第2版.北京：水利電力出版社，1985.

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