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国产最大容量烧结主抽(排)风机专用变频调速控制系统节能改造

1.简述

近年来经济形势和政府政策同时从两个方面迫使钢企实施节能减排以降低生产能耗,主抽风机作为烧结生产线最大单台能耗设备之一,对其进行变频节能改造将很大程度上降低烧结矿单产能耗。

烧结主抽风机是烧结生产线的核心设备,对其进行变频节能改造需要解决以下六个方面问题:

较大烧结生产线配备烧结主抽风机功率以5000kW以上居多,变频器功率较大。

作为核心设备,其运行可靠行要求高,不仅要求变频器工作稳定、故障率低,而且在变频器故障后要能快速恢复工频生产模式,避免对生产线运行造成影响,因此双主抽风机变频改造一般采用互为备用的方式,因此变频与工频电网的并网技术要求高;

超大功率变频器发热量大,对工作环境温度和清洁度要求均较高,而这与钢铁厂粉尘较多的情况相矛盾;

大量主抽风机采用超大功率同步电动机拖动。其同步电动机变频器控制较异步电机变频器更复杂,技术难度更高;

采用同步电动机拖动的主抽风机,不仅变频器与励磁装置在变频工作状态下相互配合,而且当电动机在工频驱动模式与变频驱动模式间切换时,需要同时快速切换励磁装置的工作模式。励磁装置必须具备多种可选工作模式,且各工作模式之间切换灵活方便;

主抽风机系统设备众多,要求其监控系统对供电系统、风量、压力、振动以及油系统等进行可靠监控和保护,并具备快速可靠的通信能力,将设备工作状态及时反馈至生产线及控制系统。

 

2.变频改造方案

以下对采用双同步电动机拖动烧结主抽风机系统的整体变频改造方案进行说明。对于采用异步电动机拖动的主抽风机和采用单台电动机拖动的主抽风机系统,其改造方案较为简单,此处不作说明。

双同步电动机拖动烧结主抽风机专用调速控制系统由主抽风机供电系统、超大容量同步机专用高压变频器、高压变频器室冷却系统、同步电动机变频调速励磁系统、主抽风机集中监控系统等五个子系统构成,以上几大子系统分别解决前述主抽风机变频器改造所面临的问题。

2.1主抽风机供电系统

 

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以上供电系统中两台变频器不仅作为对应主抽风机的变频器驱动设备,而且还可作为另一台主抽风机电机的变频软起动设备。当任意一台变频器出现故障时,可由另外一台变频器快速将其所驱动的电机无扰切换至工频工作模式,不影响生产连续性。

2.2高压变频调速系统

ZINVERT超大功率同步电机专用变频调速系统,采用同步电动机专用控制技术,实现同步电动机的精确控制和“飞车启动”,可将电机无扰动切换至工频运行,切换过程电机电流无突变冲击,设计冗余量大,在一级单元旁路状态下,仍可满载变频运行或将负载无扰切换至工频运行模式。

2.3高压变频器室冷却系统

 

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两台高压变频器采用密闭环境外循环式强迫空水冷冷却系统。该系统根据变频器运行情况与环境温度,自动控制冷却装置运行,节约设备投资与运行成本、维护工作量小、散热效果好、设备温升低,为高压变频器稳定工作提供良好保障。

2.4同步电动机变频调速励磁系统

同步电动机变频调速励磁系统,配置两台控制器互为备用(主机故障时自动切换到备机运行),保证励磁系统运行可靠性。同时系统具备恒触发角、恒电压、恒电流、恒功率因数等多种控制方式,可根据电机工作状态自动切换控制模式,操作简单、运行可靠。

2.5主抽风机集中监控系统

 

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国产最大容量烧结主抽(排)风机专用变频调速控制系统节能改造

 

智光烧结主抽风机专用集中监控系统实现了对烧结主抽(排)风机工段主要设备工艺参数、电机及其辅助设备、风机及其辅助设备、主抽(排)风机供电系统、变频器、励磁装置、风门、变频室冷却系统等主要设备的控制和运行状态实时监测,与烧结生产线中央控制站的数据交互通讯,同时监控系统兼具强大的保护功能,对风机、电机、变频器等进行全面保护,从而保证生产线工艺负载安全可靠运行。

        

3.经典案例

以上方案在宝钢集团某大型钢铁生产基地430m2烧结新技术生产线双无刷励磁同步电动机拖动烧结主抽风机系统整体实施,电机为两台7800kW西门子同步电动机,并于2012年11年19日一次性通过验收投入生产运行。该项目顺利投产和稳定运行有效验证了该方案的经济性、有效性和可靠性。

两套高压变频调速系统投入运行后,通过近两个月的节能测评,平均节能率高达40%。按照年运行7000h计算,两台高压变频调速系统可实现年节电4500万度电能。

项目验收过程中,现场进行了主抽风机电机由变频运行状态无扰切换至工频运行的实验,以下实验录得波形证明:方案可确保变频器故障时,主抽风机能快速无扰工频软切换,不因变频器故障影响生产连续性。

      

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