1、利德华福高压变频调速系统在济钢烧结主抽风机的应用更多内容应用点击 E 讯网摘 要：北京利德华福电气技术有限公司为济钢 4 台烧结主抽风机配备 2 台HARVEST-S10/550、2 台 HARVEST-S10/410 高压变频器。大大提高了系统的自动化程度，实现了电机的软启动，延长了电机寿命，达到了节电目的。一、济钢烧结情况介绍济钢现有烧结机 5 台：3 台 120m2 烧结机，对应 1#、2#1750m3 高炉1 台 320m2 烧结机，对应 3#1750m3 高炉1 台 400m2 烧结机，对应 1 座 3200m3 高炉120m2 烧结机 3 台主抽电机 4000kW，风门开度 100
2、%，使用变频器没有优势。320m2 烧结机主抽风机配套 2 台 5600kW 电机，2010 年 7 月完成变频改造。400m2 烧结机主抽风机配套 2 台 7500kW 电机，2008 年设计时选用高压变频，2009 年 8 月运行，为国内首台国产 8000kW 大功率变频器的应用。二、抽风烧结工艺三、案例介绍济钢 400m2 烧结主抽风机 7500kW/10kV 同步电机 变频器应用3.1 项目背景主抽风机是烧结生产的主要工艺设备，其风压、风量的变化，直接关系到烧结矿的产量与质量，而其电耗一般又占整个生产线的 50%左右。国内大型烧结机的主抽风机，考虑到生产安全和烧结系统不稳定的漏风率(一
3、般 30%左右)，在设计、选型、制造等环节都适当放大(一般放大 10%)，造成风机普遍偏大。因为电动机功率大，2008 年时，行业基本采用降压启动或变频启动，启动结束后将电动机切换到工频运行。该方式启动稳定，对电网冲击减小，缺点是运行时靠调节风门挡板来调节烧结机生产需要的风量，而且一般风门开度都在 45%65%之间，电能的损失和浪费明显。如果用变频器控制，可将风门全开，通过调节变频器频率来得到烧结机生产需要的风量，可节能 20%以上。400m2 烧结机主抽设计高压变频器，基于以下认识：1) 除尘风机使用变频的经验和节电效益2) 320m21500KW 成品除尘风机的成功投运经验。3)对主抽变频
4、进行节电测算，节电率保守估计 20%，年效益近千万元4)烧结主抽使用变频是发展趋势，济钢愿先吃螃蟹，愿尝试相应风险3.2 设备参数济钢 400m2 烧结机设计时，考虑到经济性，将烧结机两个烟道一个设计为脱硫烟道，另一个为非脱硫烟道，为今后单烟道脱硫做好准备。头尾部含硫量高的烟气进入脱硫烟道，中部含硫量低的烟气进入非脱硫烟道。400m2 烧结机主要工艺参数：大烟道负压：-8-13kPa风机入口温度：130料层厚度：800mm风机参数：1)制造商：沈阳鼓风机有限公司(国产大风机的应用)2) 风机型式：双吸入离心式3) 风机型号：SJ20000-14T4) 处理烟气量：20000m/min ，全压为
5、 17000Pa5) 风机轴功率：6462kW(130)6) 风机轴功率：6994kW(80)7) 数量：2 台8)制造商配套 2 台 7500 kW 电动机和有刷励磁装置电机参数：1)制造商：上海电机厂2) 型号： T7500-6/1730 同步电动机3) 额定功率：7500 kW4) 定子额定电压/电流：10kV/ 494A5) 转子额定电压/电流：300V/ 380A6) 额定转速：1000r/min7) 功率因数(cos) ：0.983.3 技术方案2 台主抽风机采用 2 台高压变频器调速的运行方式，不设工频软起装置，不允许工频直接启动。根据上述工况利德华福提供了二拖二互为备用的方案，
6、主要由 2 台高压变频器、14 台高压断路器、2 台激磁涌流抑制+ 电抗器柜、2 套空- 水冷却系统、 1 台协调控制柜组成。主要技术特点： 首次使用双整流变压器 协调控制的二拖二 工、变频无扰动同步切换及飞车启动 同步启动 全密封空 水冷 简单的一键操作1) 首次使用双整流变压器2) 协调控制的一拖多以 TF1 变频调速装置出现故障的工况为例说明。两套变频器的协调控制由独立的一台协调控制柜实现。整个切换过程 3-5 分钟，满足工艺上不停机的需要!3) 控制逻辑4) 工、变频无扰动同步切换及飞车启动同一台变频器可以由变频运行状态，无扰动切换到工频运行同一台变频器可以在工频运行状态，无扰动切换到
7、变频运行关键技术：比较变频器输入、输出两侧的电压、频率和相位，通过软件计算同期，即锁相，锁定同期后进行变频与工频间切换，实现无扰动。变频器可在电机转动情况下飞车启动，自动找到转速对应的频率5) 同步启动由变频器控制励磁柜运行启动时，变频器先控制励磁柜，给同步电机转子励磁变频器根据励磁反馈，从 0Hz 开始，逐渐提高频率，电机缓慢启动6)全密封空-水冷全密封设计保证变频器室内不与室外产生空气流动，有效保持室内洁净。2 套水冷系统小时消耗水量达 270 立方米。7)简单一键操作3.4 设备运行节能情况该项目于 2009 年 6 月开始设备安装、调试，8 月实现成功投用。试生产期间，烧结机产量因受高
8、炉影响处于限产阶段，利用系数 0.65-0.83，烧结吨矿电耗 31-36 度( 不包括原料区域电耗)。1、主抽风机变频投运操作主抽风机投产运行后，正常生产风门开度 95%，一般不再进行调整。根据不同的烧结生产过程，调整变频器频率 30-45Hz，转速对应为 600rpm900rpm。2、节能效果济钢 400m2 烧结机主抽高压变频系统自 2009 年 8 月投产运行至今，设备运行稳定，节电率超过 20%，每年节省电费合计一千多万元。3.5 济钢烧结主抽风机变频的应用四、喘振探析4.1 喘振现象两台风机在冷态下，转子的振动全部正常，达到设计要求，但在热负荷试车时风机转子喘振超标。另外，1# 风
9、机在冷态、工作状态时风机电流比 2# 风机大 50100A , 电流波动也比 2# 风机大的多。为了维持烧结机正常生产，通过采用限制 1# 主抽风机转速、限制进口风门开度的措施维持生产，即将 1# 风机转速控制在 750rpm 以下、风门在 90%，2# 风机风门开到60% ，转速为 900rpm 的范围内，避开 1# 机喘振区。通过这种方式尽量多给 2# 风机较大风量、速度，少给 1# 风机加负荷，以此来满足 400 m2 烧结机投产初期设备运行效率暂时不满负荷的生产现状。如下数据为 2009 年 9 月 4-6 日的运行数据：这样的生产严重制约烧结机高效运行，给生产带来很大不便，且对风机的
10、寿命也有很大影响，所以解决 1#主抽风机喘振问题迫在眉捷。4.2 问题分析引起风机喘振的原因有多种：(1) 联轴器安装歪斜或叶轮制作问题;(2) 转子动平衡不好 ;(3) 由于脱 S 的原因分配给两台主抽风机风量不均问题。经分析研究，可排除问题 1，如有联轴器联接问题，则风机在冷态运转时就能发现 ;可以排除了 1#风机叶轮制作问题，同时根据冷态运行测试数据可能判断两台风机的性能一致。1#风机在热态运转时，在一定运行范围内会出现剧烈喘振，但一回到冷态时则运行正常，所以也可以排除是风机转子受热应力释放变形导致动不平衡引起的振动，这时也可将原因 2 的可能性排除。因此有可能就是原因 3。4.3 问题
11、初步解决通过进行多种工况下 1#主抽风机喘振区域试验，积极寻找风机发生喘振的风量、负压、风机转速、风机进口风门的开度范围，同时进行工艺整改：A：在两台风机进风口三通管道增加隔板，重新分配两台风机风量，尽量减少 2#风机抢风而引起 1#风机的喘振。B：对两台风机进口风道增加圆钢支撑，目的是增强系统钢性，降低振动。C：出风口与进风口连在一起，中间安装蝶阀，有必要时打开蝶阀补充进风风口风量。经过上述改造后，问题稍有好转，但依然没有彻底解决。4.4 问题再次分析我们又分析了风机厂家提供的 1#风机设计性能曲线。该风机在转速 823rpm，负压 11.5kPa，进口烟气密度 0.717kg/m，效率 8
12、6% 时，处理烟气量为 16000 m/min 左右。而现场实际测得 1# 风机在转速 750rpm ，负压 11 kPa，效率 86% 时，实际处理的烟气量只有 8000 m/min 左右，与设计处理烟气量差距很大。与此同时，2#风机在转速 1000rpm，负压 11.5 kPa，效率 86% 时，在风门开度不到 1# 风机一半的情况下，风量为 15000 m/min 左右，与设计值基本吻合。4.5 问题最终解决我们由此判断，造成喘振的原因是烟道设置与实际工况不匹配。在 2010 年 11 月中修中，我们将烟道彻底分开，实现烟道两个风机均匀配置，1# 主抽喘振问题得到了彻底解决。五、高压变频
13、器在主抽风机上应用的亮点考虑到除鳞泵电机受到的冲击力大、负荷力矩频繁波动的特点，根据电机和负载的转动惯量参数、电机和负载的 n-T 曲线、加减速时间的要求，利德华福公司高压变频器有如下放大的选型：1、第一例节能还款(EMC) 项目在济钢实施2、最大的国产变频器在同类设备中第一次使用3、实现同步电机励磁电流的自动调节4、同步投切技术的成功应用，实现变频-工频无扰切换。5、实现了两台变频器互为备用6、采用更加人性化的系统协调控制技术，采用触摸屏和操控开关双保险操作设计，增加了系统控制的可靠性。7、高压变频器的成功投用避免了风机喘振严重影响生产的问题。如果按当初设计为软启动方式， 400 烧结机将因
14、 1 号风机喘振问题没有解决而无法生产，正是因为炼铁厂技术人员的坚持采用高压变频器，才避免了这一严重后果的发生。六、结论主抽风机是烧结机系统的关健设备之一，它的平稳运行关系到烧结机的运行平稳及潜能发挥。整套项目属于大包交钥匙工程(包括设备本体、土建、冷却、控制等设计施工 )，通过济钢及利德华福工程师的密切配合，打破了以往大型烧结机主抽风机一定要选用进口风机的神话，只要对烧结机运行工况有正确认识，国产风机+高压变频调速技术是能够满足要求的。同时采用变频改造，大大提高了系统的自动化程度，实现了电机的软启动，延长了电机寿命，达到了节约电能降低厂用电率的目的，并且减少了因调节挡板而造成挡板和管道的磨损以及因经常停机检修所造成的经济损失，使维护量大大降低。
