科技论坛 民营科技 ２０１０年第６期 高压变频调速在高炉助燃风机的应用 张志安苗新海 （河北钢铁集团邯钢公司邯宝炼铁厂，河北邯郸０５６０１５） 摘要：结合 台金行业生产应用的实际情况，介绍了变频调速设备在该行业的应用情况。详细分析变频改造原理及应用可行性。并根据邯钢公 司邯宝炼铁厂高炉助燃风机的工艺要求，综述了高压变频器的特性，对改造过程、改造前后的耗电及设备运行情况进行了对比后，最终交流变频调 速器，以其适用性强、可靠性高、操作方便、减少噪声、保护设备等优势，受到一致好评。 关键词：风机；变频器；风道；可靠性；减少噪声；保护设备 引言 在工业生产中，风机类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板 ＿＿ 州） 相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的７％－２５％，是一笔 其中：Ｐｒ为改造后单一负荷下的变频运行功率；Ｑ—单一负荷的运行流 不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能 量，单位ｍ ；Ｈ一为单一负荷的运行压力，单位为Ｐａ； 『－风机效率，改造后 降耗已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。而通过调节风门、 取效率最高值，一般为０．８３－－０．８６； —变频装置效率，一般为０．９６左右。 挡板开度的大小来调整受控对象的方法，不仅控制精度受到，而且还造 改造前工频运行功率计算公式： 成大量的能源浪费和设备损耗。相比，变频器调速技术以其卓越的调逮陛能、 双烧 显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的安全可靠性和设备 ＰＦＵｘｌｘ１．７３２ｘｃｏｓ １０ｘ４５ｘ１．７３２ｘ０．８－￣２４ＫＷ 利用率，延长设备使用寿命等优点，成为现代电力传动技术的一个主要发展 单烧 方向。 Ｐｌ＝Ｕｘｌｘ１．７３２ｘｅｏｓ４＝－１０ｘ３５ｘ１．７３２ｘＯ．７９＝４７９ＫＷ １工况简述 平均运行功率 邯钢公司邯宝炼铁厂高炉助燃风机的作用是抽取大气中的空气，引入 Ｐ￣＝４／５＋６２４＋４７９ｘ１／５－－５９５ＫＷ 热风炉中为其助燃烧炉，是保证高炉正常生产的重要设备。风机型号为ＬＨ— 由于变频改造后必须保持压力在１０ｋＰａ左右，所以根据公式可得 ＢＲ１８２ＤＷ Ｄ ，风量２４３３６立方／，Ｊ、时，全压力１２３４０Ｐａ，电机型号 双烧变频预计运行功率 ＹＫＫ６３０－－４ １０ｋＶ １２５０ｋＷ，额度电流８６．１４Ａ，转速ｌ４８０ ｉｒ螗炉需用风压： ＰＦ ） １０ｋＰａ，单烧风量４６￣８万立方米耐，双烧风量ｌ２～１４万立方米／日寸。改造前通 过调节风机进风阀开度和放散阀开度满足工艺要求，风机进风阀开度在１５％ Ｐ —１３００００ｘ１００（｝ １００００／（Ｏ８５５０％、电机电流３５，－．４０Ａ，大部分的能量都被消耗在风门挡板上了，且挡板的 ／．３６Ｏ０ …＞～～ｃｎ９６）：４４３ＫＷ一… ’’ －－开度越小则耗能就更多。在一股隋况下，采用挡板调节的风机其实际消耗功 单烧变频预计运行功率 率与风量大致成正比，与风门的开度也大致成正比，在调整过程中容易产生 ｊ １００ （Ｏ３ ６００ ，＼● ｌｉｐ‘￣ ）ｌ， 喘震现象，对设备危害性大，并且风机运行噪音大，电机低负载率、功率因数 低目耗能大。 Ｐ ４６０００ｘｌ００００／（ｌ ００（０３６００ ０‘． ８５ｘ０．９６）：１５７ＫＷ２变频改造 平均变频预计运行功率 ２．１节能分析 双烧变频预计运行功率 通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转 ＰＦ１／５￣４４３＋１５／￣１５７＝３８６ＫＷ 速ｎ与流量Ｑ，压力Ｈ以及轴功率Ｐ具有如下关系： 风机节能比例 Ｑ ｌ× 毕＝ ｓ％ Ｈ Ｈ ×ｆ ｎ２ １ （２） 按当地 元度电价和全年３６０天运行时间计算，每年节约电费约 、 １ （５９５－３８６）ｘ２４ｘ３６０ｘ０５＝９０．３万元。 ．２ ｐ －×（ ） （３） 变频调速其他附船好处： １）网侧功率因数提高：原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为 可见风量Ｑ和电机的转速ｎ是成正比关系的，而所需的轴功率Ｐ与转 ｎ８，实际运行功率因数远低于ｎ８。采用变频调节系统后，电源侧的功率因数 速的立方成正比关系。所以当需要８０％的额定风量时，通过调节电机的转速 可提高到０９６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 至额定转速的８０％，即调节频率到４０赫兹即可，这时所需功率将仅为原来的 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 ５１．２％。 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 如图所示，５＾冈棚的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。 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 当所需风量从Ｑ．减小到Ｑ 时，如 长，设备运行寿命延长；并且变频改造后风门开度可达ｌｏｏ％，运行中不承受 果采用调节风门的办法，管网阻力将会 压力，可显著减少风门的维护量。３）用变频调速装置后，可对电机实现软启 增加，管性曲线上移，系统的运行 动，启动时电流不超过电机运行额定电流的１２倍，对电网无任何冲击，电机 工况点从Ａ点变到新的运行工况点Ｂ 使用寿命增长。４）操作简单，运行方便。可通过计算机远程直接给定风量或风 点运行，所需轴功率 与面积Ｈ ×ｏ 压等要求即可实现智能调节，针对高炉助燃风机特殊工艺要求：３座热风炉 成正比；如果采用调速控制方式，风机 两烧—一送，约２小时换炉一次，换炉操作时间约１０分钟，这期间需要频繁开 转速由ｎ。下降到ｎ ，其管性并不 关多个阀门，重要的是控制好风压、风量。通过上位机调节频率给定改变电机 发生改变，但风机的特ｌ生曲线将下移， 转速控制风压、风量，提高了可靠性。进风阀全开，控制电机转速满足工艺要 因此其运行工况点由Ａ点移至ｃ点。此时所需轴功率Ｐ，与面积ＨＢ￣Ｑ：成正 求，喘震现象完全消除，噪音降低改善了周围环境。５）电动机不需长期高速运 比。从理沦上分析，所节约的轴功率Ｄｅｌｔ（Ｐ）与（Ｈ２一ＨＢ）ｘ（Ｃ－Ｂ）的面积成正 行，工作电流大幅度下降，解决了电机温升高的问题，节电效果显著。 比。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机类通 交流变频调速器，以适用性强、可靠性高、操作使用方便等性能，受到用 过调速控制可节能３Ｏ９ ∞ 左右。 户的欢迎。它应用在调速、节电、软启动方面，对企业有很大的实用价值。高压 ２２节能计算 变频器在我厂部分风机电机进行了成功的应用，节能效果明显，提高了整个 一般进行风机变频改造节能分析时，由风机轴功率计算公式Ｐ＝ 系统的工艺性能。 】ｃ丽Ｑ ｘＨ ｏｏ 参考文献 ，忽略电动机效率的影响，可得出此计算公式： …１深圳英威腾电气股份有限公司．ＣＨＶ１３０工程型变频器说明书［Ｍ］２００８． 『２１王占奎等．变频调速应用百例们．未知，１９９８．
