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        阿爾法變頻器在軋鋼廠加熱爐上的應用

        發(fā)布時間:2013-03-27 08:51:04瀏覽次數(shù):3215
         

        一、項目概況:

        玉溪新興鋼鐵有限公司是昆鋼集團實施省倍增計劃,充分利用玉溪地區(qū)的資源優(yōu)勢在紅塔區(qū)易地擴建的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。公司于2005315日建成投產(chǎn),主要產(chǎn)品有:方矩形連鑄坯、板坯、熱軋帶肋鋼筋、中寬帶等,產(chǎn)品暢銷云南、四川、重慶、廣東等市場。玉鋼在國家不斷完善市場經(jīng)濟體制、加快改革開放和西部大開發(fā)的大好形勢下,抓住機遇,加速發(fā)展,廣泛吸收國內(nèi)外優(yōu)秀鋼鐵企業(yè)的成功經(jīng)驗,優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu),大力推進技術(shù)進步、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等工作,使鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨合理,市場競爭力顯著增強,在現(xiàn)代化、集約化、高效化的工業(yè)進程中實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,為實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、為玉溪地區(qū)節(jié)能環(huán)保事業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展做出了較大的貢獻。其中變頻器應用在60萬噸三段梁式鋼加熱爐上的風機上,電機參數(shù)如下:

        設(shè)備名稱

        風機規(guī)格型號

        風機額定容量

        數(shù)量

        配套電機技術(shù)參數(shù)

        電機型號

        功率(kW

        加熱爐1#鼓風機

        9-26No16D(90°)

        69854m3/h

        2

        Y355M1-6

        185

        加熱爐空氣引風機

        Y9-38No16D(右90°)

        104784m3/h

        1

        Y355M2-6

        200

        加熱爐煤氣引風機

        Y9-38No16D(右90°)

        128069m3/h

        1

        Y355M4-6

        250

        二、生產(chǎn)工藝流程

        中寬帶作業(yè)區(qū)采用三段梁式加熱爐,送風量靠進風閥調(diào)節(jié),鼓風機設(shè)計為一用一備,24小時運行。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時,鼓風機進風閥開度為70~80%,送風壓力保持在4.5kPa左右,確保爐膛加熱溫度。在加熱熱鋼壞時鼓風機進風閥開度為50~60%,送風壓力保持在4.5kPa左右,在加熱爐保溫時送風量需求更少,進風閥開度再相應減小,送風壓力保持在4.2kPa左右。,煤氣排煙和空氣排煙風量靠進風閥調(diào)節(jié)。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時,煤氣排煙風機空氣排煙進風閥開度為70~85%,在正常生產(chǎn)加熱熱鋼壞時,煤氣排煙風機空氣排煙風機進風閥開度為50~60%,在加熱爐保溫時,則兩臺風機進風閥開度則為30%??諝馀艧燂L機煤氣排煙風機進風閥開度根據(jù)軋鋼速度軋鋼大小做調(diào)整保證爐膛內(nèi)溫度的均恒,兩者的排煙溫度控制在100℃以內(nèi),超180℃報警,加熱爐風機工藝簡圖如下:

        段梁式加熱爐鼓風機、煤氣引風機、空氣引風機,因電機和風機選型是以加熱爐最大生產(chǎn)能力來選配的,由于實際生產(chǎn)能力沒有達到最大生產(chǎn)能力長期以來均通過調(diào)節(jié)閘門、增加管網(wǎng)流體阻力的方法來實現(xiàn)流量控制,故系統(tǒng)效率低、功耗大、電能浪費嚴重。由于生產(chǎn)正常時要求持續(xù)、穩(wěn)定的供風,因此風量、風壓變化不大,此時可通過變頻器對風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)消除節(jié)流損失,同時提高風機的運行效率,雖然由于電動機負載率的下降會使其運行效率降低,但因風機運行功率的下降幅度很大,電動機的損耗也有所減少,最終使電動機運行功率大幅度下降,從而達到節(jié)電的目的。

        三、改造方案:

        1、變速調(diào)速原理:

        按照電機學的基本原理,電機的轉(zhuǎn)速原理滿足如下關(guān)系式:

        n=(1-s)60f/p

        式中:P-電機極對數(shù),F-電機運行頻率;S-轉(zhuǎn)差。

        從式中看出,電機的同步轉(zhuǎn)速N1正比于電機的運行頻率N,由于轉(zhuǎn)差S一般情況下比較小0.05,電機的實際轉(zhuǎn)速N約等于電機的同步轉(zhuǎn)速N1,所以調(diào)節(jié)了電機的供電頻率F,就能改變電機的實際轉(zhuǎn)速。

        而改變頻率必須改變供電電壓,由交流電機成產(chǎn)的電磁關(guān)系式:

        E=4.44fw?

        式中:E-電機電動勢,f-定子頻率,w-繞組系數(shù),?-氣隙主磁通。

        對異頻電機調(diào)速時,希望主磁通?恒定,就u/f曲線保持恒定,所以改變頻率時,供電電壓也跟著變化。

        2、風機調(diào)速節(jié)電原理:

        由于風機內(nèi)部流體的復雜性,單憑理論不能精確算出它們的性能。只能依靠流體力學中的相似理論,通過實驗和模擬手段來計算風機的運行工況。把相似定律應用于不同轉(zhuǎn)速運行的同一臺風機時,就可得到下式:

        當改變風機的轉(zhuǎn)速,其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力(揚程)H、軸功率P的關(guān)系為:

                             

        從上式可以看出,流量與轉(zhuǎn)速成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比,所以降低轉(zhuǎn)速可以大幅度減少耗電量。風機的節(jié)電原理就是用調(diào)速裝置來代替風門調(diào)節(jié)流量,減少節(jié)流損失,節(jié)約電能。風機是用來傳送氣體的機械設(shè)備,風機是把電動機的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機械,它們的啟動力矩都較小,負載輕,具有很大節(jié)能潛力。

        3、改造方式:

        加熱爐鼓風機目前的控制方式主要根據(jù)加熱爐助燃風量的需求,空氣引風機、煤氣引風機主要根據(jù)引風溫度和爐膛溫度通過調(diào)整閥門開度來實現(xiàn)。由于助燃鼓風機和引風機工藝較為簡單,沒有必要做閉環(huán)控制,改造方案考慮在采用變頻器后保持進風閥全開,根據(jù)生產(chǎn)需要人工操作調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時隨意改變引風量,以適應的變化,保持風機的正常經(jīng)濟運行,達到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的。

        此外,為了保證系統(tǒng)的可靠性,鼓風機引風機現(xiàn)有的控制設(shè)備和運行方式仍將保留,控制回路上設(shè)計工頻/變頻運行切換選擇,工/變頻選擇由人工切換操作,實現(xiàn)助燃離心風機在工頻或變頻運行。因加熱爐鼓風機為一用一備,變頻改造采用一拖二變頻控制方式,設(shè)置1#2#風機手動切換功能。

        主路電路圖

        為降低值班工人勞動強度,改造后助燃鼓風機、引風機的啟/停、工/變切換、調(diào)速控制均采用集中和遠程兩地操作,沿用現(xiàn)有的PLC計算機控制系統(tǒng),利用現(xiàn)有的PLC模塊備用點,通過在燃控計算機控制系統(tǒng)修改程序增加鼓風機和引風機的調(diào)速操作功能和變頻器輸出頻率、輸出電流顯示功能。

        四、運行節(jié)電效果分析:

             以煤氣引風機為例:

        改造前煤氣引風機電機運行參數(shù)是:

        狀態(tài)

        電流(A

        電壓(V

        cosΦ

        功率(kW

        平均功率(kW

        加熱冷鋼坯時

        235

        370

        0.79

        120.5

        171.2

        241

        370

        0.79

        123.2

        加熱熱鋼坯時

        405

        350

        0.87

        218.5

        413

        354

        0.87

        222.4

        改造后煤氣引風機電機運行參數(shù)是:

        狀態(tài)

        電流(A

        電壓(V

        cosΦ

        功率(kW

        平均功率(kW

        加熱冷鋼坯時

        120

        375

        0.95

        74.05

        102.2

        125

        375

        0.95

        77.13

        加熱熱鋼坯時

        210

        370

        0.95

        127.84

        212

        370

        0.95

        129.06

        平均節(jié)電率達40%以上,約一年多就能回收成本。

        五、應用變頻器參生的其它效果:

        1、維護量減少

             采用變頻調(diào)速后無論哪種工藝條件,隨時可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作,由于啟動緩慢及轉(zhuǎn)速的降低相應地延長了許多零部件的壽命,同時極大地減輕了對管道的沖擊,節(jié)約大量的維護費用。

        2、減少了對電網(wǎng)的沖擊

          采用變頻器后系統(tǒng)實現(xiàn)軟啟動,電機啟動電流遠遠小于額定電流,啟動時間相應延長,對電網(wǎng)無沖擊,減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷,有效地延長了電機的使用壽命。

        3、改善了工作環(huán)境

        在滿員了生產(chǎn)工藝要求下,通過降低了風機的轉(zhuǎn)速降低了風機的燥聲,特別是在加熱爐換相時負載突變參生巨大燥音,通過變頻器的電流限幅功能降低負載突變時風機的轉(zhuǎn)速,風機燥聲降低相當明顯。大大改善了員工工作環(huán)境。

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