高壓變頻器在冶金石化行業(yè)中的應用

2.2 浙江省衢州巨化硫酸廠(chǎng)冷卻水循環(huán)泵的變頻改造(化工行業(yè)泵)

浙江省衢州巨化硫酸廠(chǎng)是我國首批自己設計、制造、安裝的重點(diǎn)硫酸生產(chǎn)企業(yè)，是浙江省最大的硫酸生產(chǎn)廠(chǎng)。在硫酸生產(chǎn)過(guò)程中，需要對水冷極板進(jìn)行冷卻，冷卻水循環(huán)泵是硫酸生產(chǎn)工藝中的重要設備，過(guò)去冷卻水循環(huán)泵均不調速，利用出口閥門(mén)來(lái)控制水流量和管網(wǎng)壓力，由于設備的選擇都是按最大負荷情況來(lái)選型，在實(shí)際運行中設備留有較大的裕量，冷卻水的流量與壓力是通過(guò)冷卻水循環(huán)泵出、入口聯(lián)絡(luò )管上的調節閥來(lái)進(jìn)行調節，造成電動(dòng)機運行效率較低，電能浪費。為降低企業(yè)生產(chǎn)成本，廠(chǎng)家領(lǐng)導經(jīng)過(guò)反復論證，多方比較，決定選用我公司JD-BP37-280F型高壓變頻器對冷卻水循環(huán)泵進(jìn)行變頻調速節能改造，以解決能源浪費問(wèn)題。用戶(hù)冷卻水循環(huán)泵的電動(dòng)機為6 kV/280 kW 異步電動(dòng)機，額定轉速985 r/min，水泵為500S-35單級雙吸離心泵。冷卻水循環(huán)泵工作原理如圖6所示，3臺循環(huán)泵兩開(kāi)一備。

變頻器控制3#循環(huán)泵，2#、1#循環(huán)泵一開(kāi)一備?，F在以冷卻水母管壓力為給定量，根據工藝所需母管壓力調節循環(huán)泵轉速，壓力信號取自主管網(wǎng)，目標壓力值設定在0.24 Mpa 。電氣設備改造一次回路圖如圖7所示。

設備改造工程于2005 年1 月完成，高壓變頻器一次試車(chē)成功，運行正常，運行頻率在40 Hz 左右，保證了循環(huán)水的正常溫度。

工頻(50Hz)運行時(shí)，輸入電壓6 kV，輸入電流數據為：

5月27日14:30輸入電流23.8 A;

5月27日21:35輸入電流26.4 A;

5月28日08:00輸入電流25.2 A;

5月28日21:00輸入電流24.8 A;

5月29日06:25輸入電流24.1 A;

工頻運行時(shí)，平均電流i1=24.86 A ，功率因數cos漬1 =0.85。

變頻運行時(shí)，輸入電壓6 kV，運行頻率和輸入電流數據為：

5月27日11:00頻率41.55 Hz，輸入電流13.0A;

5月27日12:00頻率41.55 Hz，輸入電流13.1A;

5月27日13:00頻率41.55 Hz，輸入電流13.0A;

5月27日14:00頻率41.55 Hz，輸入電流13.2A;

變頻運行時(shí)，平均電流i2=13.07 A , 功率因數cos漬2 =0.98。

每年節省用電=(i1cos漬1-i2cos漬2)×Ua×1.732×24×350=71.8萬(wàn)kW·h。

每年節省電費=71.8萬(wàn)kW·h×0.5元/kW·h=35.9萬(wàn)元。

由41 Hz 運行計算知，每年可以節電約71 萬(wàn)kW·h，節省電費約35.9 萬(wàn)元，變頻運行時(shí)節電率達到40%。據統計設備運行頻率在35 Hz就可以達到工藝要求的出水壓力，而春冬秋三個(gè)季節設備完全可以在35 Hz運行，故節電率可達到50%左右。

2.3 通化鋼鐵集團高爐除塵風(fēng)機的變頻應用

通化鋼鐵集團有限責任公司是吉林省省屬最大的國有工業(yè)企業(yè)和唯一的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)集團。

隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的加劇，為提高產(chǎn)品市場(chǎng)占有率、競爭力，通化鋼鐵集團深化改革，加快一批項目建設，其中6#高爐(750 m3)為新建項目之一。6#高爐在建設中吸取了以前舊高爐經(jīng)驗，采用了大量先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，高爐除塵風(fēng)機的變頻控制就是先進(jìn)工藝的典型應用。以前舊高爐除塵風(fēng)機一般是工頻運行或液力耦合器控制，浪費了大量的能源。經(jīng)過(guò)多方考察，比較性?xún)r(jià)比，通化鋼鐵集團決定選用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-800F(800 kW/10 kV)型高壓變頻器，通過(guò)雙方技術(shù)人員的合作，共同制定了6#高爐除塵風(fēng)機的變頻控制方案。

高爐生產(chǎn)為周期性間斷出鐵，高爐在出鐵時(shí)，產(chǎn)生大量棕紅色煙塵，此時(shí)要求風(fēng)機高速運行;在不出鐵時(shí)，產(chǎn)生煙塵相對較少，只需要很低的轉速。利用變頻器根據高爐實(shí)際需要對除塵風(fēng)機進(jìn)行變頻調速控制，既保證和改善了工藝,又達到了節能降耗的目的。

出鐵時(shí)，變頻器高速運行，運行頻率定為45 Hz(可調);不出鐵時(shí)，變頻器低速運行，運行頻率定為20 Hz(可調)。用戶(hù)的風(fēng)機型號為Y4-73，電機型號為

Y560-3-8 。高爐除塵風(fēng)機工藝要求曲線(xiàn)如圖8 所示。

圖中：a～b 為風(fēng)機升速時(shí)間，約1min(可調);

b～c 為高爐出鐵時(shí)間，約20 min;

c～d為風(fēng)機減速時(shí)間，約2 min(可調);

d～e為風(fēng)機低速運行階段。

該系統生產(chǎn)周期約為1 h，出鐵時(shí)間為20 min，間隔約40min，系統配置電機額定電流為59.5 A，根據其它生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際運行情況電機運行電流在55 A左右。

高爐出鐵變頻高速運行45 Hz時(shí)，電流為45 A左右，在20 Hz低速運行時(shí)，電流為15A左右。(一天中風(fēng)機高速運行時(shí)間占40%，無(wú)停機時(shí)間)

P 變=1.732×10×(45×0.98×40%+15×0.98×60%)=458 kW

P 工=1 . 732×10×55×0 . 86=819 kW

節電率=(P 工-P 變)/ P 工×100%=44%

與原來(lái)舊系統相比較，變頻器具有過(guò)流、短路、過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)熱等多項保護功能，對電機的保護更加完善。改造后的調速系統隨著(zhù)高爐生產(chǎn)除塵的需要，調節風(fēng)機的轉速，進(jìn)而調節風(fēng)機的風(fēng)量，滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)工藝的需要，工作強度大大降低。

3 結語(yǔ)

我國基于IGBT 的功率單元串聯(lián)式多電平高壓變頻調速技術(shù)的研究是與世界同步進(jìn)行的。隨著(zhù)我國工業(yè)的快速發(fā)展，變頻器的使用越來(lái)越廣泛。風(fēng)光高壓變頻調速器經(jīng)過(guò)多年的現場(chǎng)運行證明，它用于驅動(dòng)風(fēng)機、泵類(lèi)設備節電效果顯著(zhù)，性能穩定、可靠性高。既節約了能源，又滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求，且大大減少了設備維護、維修費用，直接和間接經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。