风机变频改造实现高效除尘

风机变频改造实现高效除尘

    江西新钢集团公司第一炼钢厂有3台1800kW、6000VAC风机，分别为3座100吨转炉的一次烟气进行除尘和转炉煤气回收提供动力。除尘风机通过调速型液力耦合器来实现调速，调速系统主要由PLC和电动调节装置组成。当转炉吹炼时，风机自动升高速到1450r/min；当吹炼结束后，风机自动降低速到550r/min。一个吹炼周期，风机的高低速运行时间基本各占一半。风机除定期检修或清洗叶轮外，其余时间均处于不停机运行状态。
    因转炉检修、铁水衔接、铸机停机、烟罩捉漏、炉口打渣等因素造成的低速，加上转炉吹炼周期中的低速，风机低速约占总运行时间的2/3。这种高能耗的无功输出，客观上消耗了相当大一部分电能。为节约电能，新钢同时对3座转炉的除尘风机进行变频改造，这是该公司实施节能战略的一项大举措，对后续一系列变频节电改造规划、全面推进节电技术升级进步起到积极作用。

用高性能变频调速技术
替代液耦调速技术

    调速型液力耦合器（以下简称液耦）是一种以液力传动油为介质，依靠油体动量变化来传递能量的一种变速装置。原理是通过PLC程序控制电动执行器，调节导油管的进油量，即工作腔的充油量，从而改变液力传递扭矩，即改变输出转速，实现风机无级调速，来满足工况变速要求。
    这种调速方式存在机械损耗、转差损耗、能量损耗、能效转换低的问题，属于一种耗能型调速方式。第一炼钢厂液耦调速存在风机升速慢、杜绝不了风机过流导致的高压断路器跳闸现象、液力耦合器阻尼和能耗大、电能浪费大、除尘效果不佳等问题。该厂利用高性能变频调速技术替代液耦调速技术，对转炉一次除尘风机传动进行改造，从而达到改进生产工艺、提高风机运行质量、改善除尘效果的目的。

自动化控制
是实现风机高效的关键

    高压变频器是在不改变电机原有特性前提下，通过改变电机的供电频率和电压来实现电机转速调节，达到节电目的。其节电性主要体现在以下几个方面：可根据负荷大小和工况要求自动匹配功率输出；可根据负载变化，实时调节输出功率并达到目标转速，响应快而稳，与工况变化基本保持同步；调速范围宽，低速电耗小。
    该厂对电机实施了变频改造，将变频器电气控制在原电气线路上，并联一套高压变频系统。变频器/液耦联锁控制原则是自动选择，而且唯一。变频器启/停联锁控制原则是自动启动、自动停止。变频器转速联锁控制原则是自动升速、自动降速。在原PLC控制程序和监控画面基本不变情况下，增加了液耦/变频器选择画面。
    从HMI可监控整个电气控制系统工作状态，在对话框弹出的子画面中，分别有变频器启停操作确认、液耦/变频器切换条件、选择液耦/选择变频器工作条件和状态显示，通过HMI信号，实现电气互锁，确保操作的安全性和可靠性。从液耦转换到变频器运行的操作步骤为：将HMI风机调速器手动调至“0”速位，关闭电动操作器和伺服放大器电源；将电动执行器摇至最大转速位，使液耦工作腔的充液量最大。从变频器转换到液耦运行的操作步骤为：将HMI风机调速器手动调至“0”速位，手摇电动执行器至“0”速位，合电动操作器、伺服放大器电源，选择手动或自动升速。
    电机经变频改造后，在高速运行时，原液耦速度为1350r/min左右，现变频速度为1450r/min（设定转速），满足了生产工艺要求，除尘效果增加，煤气回收量明显提高。在低速运行时，原液耦速度为550r/min，现变频速度可调至300r/min以下，低速转速降低，电流平均下降了30安，节约了大量电能。改造后风机升速快，转炉吹炼周期缩短，且高压断路器过流跳闸问题得到有效解决，风机运行质量也得到提高，转速稳定。同时，变频器的软启性能降低了机械冲击，使风机故障率降低，使用寿命延长。
    转炉一次除尘高压风机的变频改造，是一个复杂的系统工程。其中，自动化控制是整个高压电气系统安全可靠运行的保证；自动化设计是设备运行和管理水平的具体体现，是真正实现风机自动化、高效化的关键所在。这对于降低风机故障、延长设备寿命、提高运行质量、满足生产工艺、确保电网安全、推进节能减排有着重要意义。