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某集团10000kVA高压变频改造介绍

摘要:本文分析了高炉鼓风机的工艺及可靠性要求,介绍了ZINVERT系列高压变频调速系统在某集团特钢科技有限公司高炉鼓风机变频调速改造的技术方案和节能效果等应用情况,为高压变频在高炉鼓风机的应用提供了一定的经验。

关键词:高压变频器  高炉鼓风机  节能

某集团特钢科技有限公司位于徐州市柳泉镇经济技术开发区,主要从事生铁冶炼和特种钢材的生产,现拥有1个450立方的高炉,预计年产生铁55万吨。该厂工艺设备,计量测试,除尘环保,厂房和绿化水平具有当前国内同行业领先水平。

       

1高炉鼓风机工艺要求及设备参数

1.1高炉鼓风机工艺要求

从冶炼角度看,“风”是高炉的重要原料之一。高炉发展史充分说明,改进鼓风对高炉进展有着极为重要的作用,同时风也是强化高炉冶炼的最积极因素。高炉鼓风机时高炉冶炼最重要的动力设备。它不仅直接为高炉冶炼提供所需要的氧气,而且还要为炉内煤气流的运动克服料柱阻力提供必需的动力。高炉冶炼要求鼓风机有足够的送风能力,风机的风量及风压要有较宽的调节范围,一般按单位炉容2.1~2.5m3/min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展,配备的风机能力都大于这一比例,因此一般采用入口阀、出口放散阀进行风量、风压的调节,以及防止风机的喘振。

由于高炉鼓风机的的风门损耗大、风机的效率低、放风损耗巨大,因此采用高压变频器改造具有很大的节能空间。但由于高炉鼓风机作为高炉生产的关键设备,电动机功率容量大,要求确保其长时间连续、安全运行;在高炉生产中的运行中断特别在出铁时将造成灌渣事故,导致高炉堵炉、停产、焦比上升,造成较大的经济损失,因此目前国内对高炉鼓风机进行高压变频改造的极少,主要原因是用户对高压变频器设备的运行可靠性的疑问。广州智光电气股份有限公司的ZINVERT系列高压变频器以其可靠性制造与技术、大量的稳定可靠的运行业绩赢得广大用户的信任,某集团特钢科技有限公司选择ZINVERT系列高压变频器对其高炉鼓风机进行了改造。

1.2高炉鼓风机及其配套电机参数

 

电机铭牌参数

电机型号

YGF900-4

额定功率因数

0.907

额定功率

7800kW

额定转速

1486r/min

定子额定电压

10000V

定子额定电流

517A

额定频率

50Hz



生产厂家

上海电气集团上海电机厂有限公司

风机铭牌参数

风机名称

全可控涡三元叶轮离心压缩机

风机型号

30JK100

工作介质

空气

进口温度

25℃

进口压力

0.09MPa(A)

进口流量

2100m3/min

出口压力

0.37MPa(A)

主轴转速

6180r/min

原动机功率

7800KW

生产厂家

西安交大赛尔机泵成套设备有限责任公司

 

2超大容量高压变频器

2.1超大容量

目前国产高压变频器尚没有10000KVA容量的投运先例,广州智光电气股份有限公司于2008年12月23日正式推出了已通过国家权威机构严格检验的10000kVA级超大容量高压变频器。这也是继同年11月份成功推出7000kVA级超大容量高压变频器之后,智光电气在国产高压变频研发制造史上创下的又一记录,将强迫风冷型高压变频器的容量提升到了更高的水平。

2.2特殊移相变压器设计

由于10000KVA高压变频器需要使用同等容量的移相变压器进行降压整流,如果按照常规使用一台10000KVA的移相变压器,那么变压器的体积将会非常庞大。为此ZINVERT高压变频器使用两台5000KVA的移相变压器并联,同时给其对应的功率功率模块供电。

2.3十级单元体串联设计

应用于泰发高炉鼓风机的ZINVERT-A10H10000/10Y智能高压变频调速系统,是由每相十个功率模块串联而成,每个功率单元输出交流有效电值Vo为577V,相电压达到5770V,线电压则为10000V,输出相电压谐波含量非常小,非常接近正弦波。当其中一个功率模块出现故障时,通过控制使功率模块输出端子短路,可将此功率模块旁路退出系统,变频器仍可满负荷运行,进一步增强了设备的可靠性。

 

3高炉鼓风机改造方案

此次ZINVERT-A10H10000/10Y高压变频调速装置采用手动旁路,装置一次接线如图1所示,其中K2刀闸静触头端用铜排短接。变频器和水阻柜单独送电独立运行。

某集团10000kVA高压变频改造介绍

3.1变频状态

将刀闸K1切换到变频位置,这时变频器输出端与电动机定子线圈首端相连;K2短接刀闸闭合,用以将电动机定子线圈末端短接作为星点,此时水阻柜被旁路掉不参与运行。QF2处于分闸位置时QF1开关柜给ZINVETT高压变频器送电,变频启动电动机后通过调节变频器的频率改变电动机转速,进而调节鼓风机输出的风压和风量。

3.2工频状态

将刀闸K2切换到工频位置,这时变频器输出端与电动机定子线圈断开;K2短接刀闸断开,将水阻柜串进电动机的定子线圈,QF2开关柜给电机送电后水阻柜通过降压启动电动机,启动后通过调节入口阀和出口放散阀改变风机输出风压和风量。

正常情况下变频器长期运行,一旦变频装置出现故障,即可马上断开QF1输入侧10kV开关,将刀闸K1和K2切换到工频状态,把水阻柜投入,合QF2在工频电源下起动电动机运行。QF1、QF2与K1、K2之间具有闭锁和防止误操作功能。

 

4使用高压变频器的节能分析及其他效益

4.1节能分析

待添加

4.2其他效益

由节能数据看出,ZINVERT系列高压变频调速系统应用于高炉风机的节能及经济效益是显著的。另外,采用变频调速控制后,其他方面的效益也是明显的,如:

(1)网侧功率因数提高: 原电机直接由工频驱动时,采用无功补偿,其实际运行功率因数为0.92。采用高压变频调节系统后,电源侧的功率因数可提高到0.96以上,无需无功补偿装置就能大大的减少无功功率,满足电网要求,可进一步节约上游设备的运行费用。

(2)设备运行与维护费用下降:采用变频调节后,由于通过调节电机转速实现节能,在负荷率较低时,电机、风机转速也降低,主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻,维护周期可加长,设备运行寿命延长。

(3)噪音大大减小,改善运行人员的工作环境:采用变频调节后,由于通过调节电机转速实现调节,入口阀全开,鼓风机、风管的噪音大大下降,改善工作环境条件,现场运行人员反映良好。

(4)用高压变频调速装置后,可对电机实现软启动,启动时电流不超过电机运行额定电流的1.2倍,对电网无任何冲击,电机使用寿命增长。

     

5结语

ZINVERT系列高压变频器在某集团特钢科技有限公司高炉鼓风机的调速表明,高炉鼓风机采用高压变频技术节能改造成功,设备投运以来运行稳定,完全保证高炉的正常生产,并取得了可观的节能经济效益与附加效益,为该产品和技术在钢铁行业的推广应用取得良好经验。

参考文献

[1] 高炉炼铁设计原理,胡洵璞,化学工业出版社。

[2] 高炉炼铁设备,王宏启,冶金工业出版社。

[3] ZINVERT系列高压变频调速系统培训教材,广州,广州智光电气股份有限公司。

 

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