眾所周知，冶金行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的耗能大戶和污染大戶。在冶金行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，風(fēng)機(jī)和水泵的耗電量占到其生產(chǎn)成本的35%～45%。近幾年，國(guó)家實(shí)行節(jié)能減排政策，針對(duì)冶金行業(yè)等耗能大戶重點(diǎn)改造;通過(guò)幾年的發(fā)展和總結(jié)，現(xiàn)國(guó)產(chǎn)高壓變頻器在風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載上的節(jié)能技術(shù)日趨成熟，節(jié)能減排效果明顯 。
在冶金行業(yè)有諸多設(shè)備具有變頻應(yīng)用前景和空間，但是其中廣泛推廣、被眾多用戶所接受的還主要集中在風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵兩類負(fù)載上。冶金行業(yè)典型應(yīng)用負(fù)載有很多種，其中燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)、高爐鼓風(fēng)機(jī)及制氧壓縮機(jī)的功率較大，其運(yùn)行速度由不同工況而改變，節(jié)能改造效果明顯。燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)由于其工藝的節(jié)能空間大，很多 EMC廠家對(duì)其改造很感興趣。
一 背景
1.1燒結(jié)工藝過(guò)程
為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產(chǎn)出的鐵精礦制成10～25mm的塊狀原料鐵礦粉。造塊目前主要有兩種方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。目前以抽風(fēng)工藝燒結(jié)為多，燒結(jié)機(jī)分為帶式和環(huán)式。
燒結(jié)工藝是指根據(jù)原料特性所選擇的加工程序和燒結(jié)工藝制度，它對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量有著直接而重要的影響。按照燒結(jié)過(guò)程的內(nèi)在規(guī)律選擇合適的工藝流程和操作制度，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果，強(qiáng)化燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程，能夠獲得先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，保證實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗。本生產(chǎn)工藝流程有原料的接受，兌灰，拌合，篩分破碎及溶劑燃料的破碎篩分，配料，混料，點(diǎn)火，抽風(fēng)燒結(jié)，抽風(fēng)冷卻，破碎篩分，除塵等環(huán)節(jié)組成。目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)燒結(jié)礦。
1.2節(jié)能改造
河北龍鳳山鑄業(yè)燒結(jié)廠燒結(jié)為110m2的帶式燒結(jié)，該線配置了1臺(tái)上海某電機(jī)廠10kV/5600kW有刷同步電機(jī)，負(fù)載為燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)(圖2);另外2 臺(tái)10kV/710kW異步電機(jī)，負(fù)載為燒結(jié)環(huán)冷風(fēng)機(jī)，一用一備。目前主抽風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行方式為工頻異步降壓軟運(yùn)行，同步投勵(lì)。
該生產(chǎn)線的主抽風(fēng)機(jī)為擋板調(diào)節(jié)， 燒結(jié)機(jī)料厚在700mm左右，根據(jù)料層的透氣性，主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度在70%左右，維持負(fù)壓在-16 kPa，以保證成品率為準(zhǔn)。環(huán)冷風(fēng)機(jī)以保證冷卻效果為準(zhǔn)。此方案主要對(duì)燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻改造和分析。
二、改造方案
2.1 設(shè)備參數(shù)
電機(jī)額定電壓10KV，額定功率5600KW，功率因素0.9，采用Y型接法。風(fēng)機(jī)具體參數(shù)如下：
風(fēng)機(jī)參數(shù) 廠家 陜西鼓風(fēng)機(jī)(集團(tuán))有限公司
型號(hào) L2N3448.06.92.DBL6T
進(jìn)口流量 780000m3/h
進(jìn)口壓力 -16.5kPa
風(fēng)門開度 70%(根據(jù)燒結(jié)料，在70左右調(diào)節(jié))
入口壓力 -16kPa(根據(jù)燒結(jié)料，會(huì)有變化)
2.2 技術(shù)方案
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載情況，配置由匯川公司生產(chǎn)的高壓變頻器HD93-J100/7000-DN,該產(chǎn)品具有設(shè)計(jì)余量大、過(guò)載能力強(qiáng)，操作方便，質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)。
1) 主回路：采用一拖一自動(dòng)旁路方案，見圖3。
2) 變頻運(yùn)行方式：1QF為用戶側(cè)高壓開關(guān)柜，其中KM1、KM2為交流接觸器、QF1
3) 為真空斷路器,KM1 KM2 與QF1之間有電氣互鎖。自動(dòng)旁路柜變頻勵(lì)磁柜與變頻器配套提供，電機(jī)及用戶側(cè)高壓斷路器1QF保留甲方原有設(shè)備。
4) 工頻運(yùn)行時(shí)，KM1、KM2斷開 將勵(lì)磁刀閘切換到工頻勵(lì)磁系統(tǒng);QF1閉合，水阻軟起裝置投入工頻回路，同步電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)過(guò)程按照原有邏輯進(jìn)行。
5) 變頻運(yùn)行時(shí)，QF1斷開，變頻勵(lì)磁系統(tǒng)可以利用匯川技術(shù)專用同步勵(lì)磁控制系統(tǒng)，KM1與KM2閉合，將勵(lì)磁刀閘切換到變頻勵(lì)磁系統(tǒng)。變頻器上電時(shí)，斷路器1QF閉合，HD93高壓變頻器啟動(dòng)時(shí)，以電勵(lì)磁同步機(jī)矢量控制方式拖動(dòng)同步電機(jī)啟動(dòng)。
6) 變頻停機(jī)時(shí)，從現(xiàn)場(chǎng)向變頻器下達(dá)“停機(jī)”命令，變頻器驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)減速至完全停機(jī)，然后停止輸出電壓電流。最后在現(xiàn)場(chǎng)分?jǐn)鄶嗦菲?QF，由其輔助觸點(diǎn)通知?jiǎng)?lì)磁裝置滅磁，滅磁完成后關(guān)閉勵(lì)磁裝置電源。遇到故障時(shí)，變頻器在停止電壓電流輸出的同時(shí)，立即分?jǐn)嗌霞?jí)斷路器1QF，由變頻器主控通知?jiǎng)?lì)磁裝置滅磁，然后投到工頻運(yùn)行。
f) 控制回路：在風(fēng)機(jī)房操作箱實(shí)施遠(yuǎn)程調(diào)速、遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行頻率和輸出電流等。
三、 結(jié)束語(yǔ)
HD93系列高壓變頻器為匯川技術(shù)針對(duì)大功率同步電機(jī)研發(fā)的專機(jī)，該系列高壓變頻器以獨(dú)特的電勵(lì)磁同步機(jī)矢量控制方式，很好地解決了大功率同步電機(jī)啟動(dòng)困難的問題，而且較同類廠家需要給電機(jī)加裝軸編碼器的運(yùn)行方式，HD93系列在現(xiàn)場(chǎng)操作上變得更加方便簡(jiǎn)單。此次改造的燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)良好運(yùn)行，也有力證明了匯川技術(shù)的同步機(jī)矢量控制技術(shù)較同類廠家的控制方式更先進(jìn)。目前，HD93系列高壓變頻器可用于冶金、電力、石化、礦山、建材和市政等領(lǐng)域;可以拖動(dòng)的負(fù)載有風(fēng)機(jī)水泵、皮帶機(jī)、空壓機(jī)等。
