圖1：鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)工藝流程圖
二、改造原因
煉鋼廠電爐除塵系統(tǒng)自2004年10月投入運行以來，用電消耗很大，僅2005年全年用電2172萬度，全年電費1136萬元，噸鋼除塵電耗57度，噸鋼除塵費用30元。針對電爐除塵風(fēng)機耗電大的現(xiàn)狀，設(shè)備工程部電氣技術(shù)人員研究多種節(jié)電途徑，具體嘗試了以下幾種辦法：
1．隨電爐負荷變化來調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)門，控制風(fēng)機電流節(jié)電。但是現(xiàn)有除塵系統(tǒng)風(fēng)門在半開狀態(tài)時，管阻很大，風(fēng)機及其管路喘振現(xiàn)象嚴重，以此辦法調(diào)節(jié)，對風(fēng)機傳動部位磨損大，會損壞風(fēng)機軸承的部件，不利于除塵系統(tǒng)安全運行。所以風(fēng)門在半開狀態(tài)時系統(tǒng)無法長期運行。
2．現(xiàn)階段風(fēng)機風(fēng)門只能在全關(guān)或全開兩種狀態(tài)運行。在電爐停爐一小時以上時，將風(fēng)機風(fēng)門全關(guān)閉，此時電機電流降為額定電流的50%，有明顯節(jié)電效果，但是風(fēng)門從全開到全關(guān)閉方式切換的瞬間，風(fēng)機、管路及廠房振動相當(dāng)大，擔(dān)心影響廠房框架結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)牢固，不利于長期采用。
3．在電爐負荷不大時，特別是夜間將兩臺二次除塵小風(fēng)機停電進行節(jié)能，這樣每天節(jié)電6000度，但是環(huán)保方面能否達到標(biāo)準是值得考慮的，不是解決問題的長久之計。
鑒于上述情況，設(shè)備工程部積極研究科學(xué)的節(jié)電辦法應(yīng)對電爐除塵風(fēng)機節(jié)電技術(shù)，在此期間通過查找相關(guān)資料，認為采用高壓變頻調(diào)速技術(shù)根據(jù)電爐冶煉各工藝各階段煙塵量變化來調(diào)整電機運行轉(zhuǎn)速，從而達到節(jié)電目的是切實可行的。經(jīng)過論證，公司批準在兩臺電爐一次除塵風(fēng)機的1000kW/6kV電機上安裝高壓變頻調(diào)速裝置。
三、變頻調(diào)速的原理
根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)速公式：n＝60f(1-s)/p，可以看出，轉(zhuǎn)差率s變化不大，可視為恒定，電機極對數(shù)p一旦電機制造完成也是常數(shù)，所以電機轉(zhuǎn)速n與電源頻率f是成正比的。只要改變頻率f，即可改變電機轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0－50Hz之間變化時，電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍是非常寬的。根據(jù)流體力學(xué)流量與風(fēng)機轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知，電機功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比，隨著轉(zhuǎn)速的降低，電機功率以轉(zhuǎn)速的三次方關(guān)系遞減。因此隨著電機轉(zhuǎn)速的降低，電機消耗的電能下降幅度很大?？梢?，使用高壓變頻器對電爐一次除塵風(fēng)機調(diào)速的節(jié)電效果將非常顯著。
四、煉鋼廠電爐除塵工藝及設(shè)備參數(shù)介紹：
1．煉鋼廠共有兩臺直流電弧爐，電爐冶煉時周期性供電吹氧，為滿足節(jié)能和環(huán)保要求，要求兩臺電爐的一次風(fēng)機在整個冶煉周期內(nèi)變速運行，供電吹氧時高速運行，不吹氧時低速運行。正常情況下，電爐每90分鐘生產(chǎn)一爐鋼，每爐鋼生產(chǎn)周期可劃分下列步驟：①加廢鋼鐵水5分鐘，②供電及吹氧60分鐘，③等樣、出鋼、堵出鋼口25分鐘。其中①③時間段內(nèi)煙塵較少，一次風(fēng)機可以低速運行，頻率控制在10--20Hz，在②時間段內(nèi)煙塵較大，風(fēng)機高速運行，頻率控制在40-45Hz。
2．除塵風(fēng)機及配套電機的參數(shù)表：
五、電爐除塵風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案
1．高壓變頻器直接與電機連接，變頻拖動方式為一拖一，設(shè)有工頻旁路。由變頻運行方式轉(zhuǎn)換到工頻運行方式時，采用手動切換，電動機可不通過高壓變頻器而經(jīng)過旁路直接啟動。
2．風(fēng)機調(diào)速與電爐取樣出鋼聯(lián)鎖，設(shè)置高低速兩檔運行，實現(xiàn)手動/自動調(diào)速切換功能。操作臺設(shè)置“手動/自動”調(diào)速切換開關(guān)和“速度種類”轉(zhuǎn)換開關(guān)，平時可根據(jù)生產(chǎn)情況，高壓變頻器自動實現(xiàn)高、低速運行，如因生產(chǎn)需要可改為手動來實現(xiàn)調(diào)速運行的目的。
3．高壓變頻器具有遠程和本機控制功能。本機控制時通過高壓變頻器控制柜上
