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國產最大容量燒結主抽(排)風機專用變頻調速控制系統節能改造

來源:
時間: 2016-05-23

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1.簡述

近年來經濟形勢和政府政策同時從兩個方面迫使鋼企實施節能減排以降低生產能耗,主抽風機作為燒結生產線最大單臺能耗設備之一,對其進行變頻節能改造將很大程度上降低燒結礦單產能耗。

燒結主抽風機是燒結生產線的核心設備,對其進行變頻節能改造需要解決以下六個方面問題:

較大燒結生產線配備燒結主抽風機功率以5000kW以上居多,變頻器功率較大。

作為核心設備,其運行可靠行要求高,不僅要求變頻器工作穩定、故障率低,而且在變頻器故障后要能快速恢復工頻生產模式,避免對生產線運行造成影響,因此雙主抽風機變頻改造一般采用互為備用的方式,因此變頻與工頻電網的并網技術要求高;

超大功率變頻器發熱量大,對工作環境溫度和清潔度要求均較高,而這與鋼鐵廠粉塵較多的情況相矛盾;

大量主抽風機采用超大功率同步電動機拖動。其同步電動機變頻器控制較異步電機變頻器更復雜,技術難度更高;

采用同步電動機拖動的主抽風機,不僅變頻器與勵磁裝置在變頻工作狀態下相互配合,而且當電動機在工頻驅動模式與變頻驅動模式間切換時,需要同時快速切換勵磁裝置的工作模式。勵磁裝置必須具備多種可選工作模式,且各工作模式之間切換靈活方便;

主抽風機系統設備眾多,要求其監控系統對供電系統、風量、壓力、振動以及油系統等進行可靠監控和保護,并具備快速可靠的通信能力,將設備工作狀態及時反饋至生產線及控制系統。

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2.變頻改造方案

以下對采用雙同步電動機拖動燒結主抽風機系統的整體變頻改造方案進行說明。對于采用異步電動機拖動的主抽風機和采用單臺電動機拖動的主抽風機系統,其改造方案較為簡單,此處不作說明。

雙同步電動機拖動燒結主抽風機專用調速控制系統由主抽風機供電系統、超大容量同步機專用高壓變頻器、高壓變頻器室冷卻系統、同步電動機變頻調速勵磁系統、主抽風機集中監控系統等五個子系統構成,以上幾大子系統分別解決前述主抽風機變頻器改造所面臨的問題。

2.1主抽風機供電系統

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以上供電系統中兩臺變頻器不僅作為對應主抽風機的變頻器驅動設備,而且還可作為另一臺主抽風機電機的變頻軟起動設備。當任意一臺變頻器出現故障時,可由另外一臺變頻器快速將其所驅動的電機無擾切換至工頻工作模式,不影響生產連續性。

2.2高壓變頻調速系統

ZINVERT超大功率同步電機專用變頻調速系統,采用同步電動機專用控制技術,實現同步電動機的精確控制和“飛車啟動”,可將電機無擾動切換至工頻運行,切換過程電機電流無突變沖擊,設計冗余量大,在一級單元旁路狀態下,仍可滿載變頻運行或將負載無擾切換至工頻運行模式。

2.3高壓變頻器室冷卻系統

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兩臺高壓變頻器采用密閉環境外循環式強迫空水冷冷卻系統。該系統根據變頻器運行情況與環境溫度,自動控制冷卻裝置運行,節約設備投資與運行成本、維護工作量小、散熱效果好、設備溫升低,為高壓變頻器穩定工作提供良好保障。

2.4同步電動機變頻調速勵磁系統

同步電動機變頻調速勵磁系統,配置兩臺控制器互為備用(主機故障時自動切換到備機運行),保證勵磁系統運行可靠性。同時系統具備恒觸發角、恒電壓、恒電流、恒功率因數等多種控制方式,可根據電機工作狀態自動切換控制模式,操作簡單、運行可靠。

2.5主抽風機集中監控系統

國產最大容量燒結主抽(排)風機專用變頻調速控制系統節能改造

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國產最大容量燒結主抽(排)風機專用變頻調速控制系統節能改造

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智光燒結主抽風機專用集中監控系統實現了對燒結主抽(排)風機工段主要設備工藝參數、電機及其輔助設備、風機及其輔助設備、主抽(排)風機供電系統、變頻器、勵磁裝置、風門、變頻室冷卻系統等主要設備的控制和運行狀態實時監測,與燒結生產線中央控制站的數據交互通訊,同時監控系統兼具強大的保護功能,對風機、電機、變頻器等進行全面保護,從而保證生產線工藝負載安全可靠運行。

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3.經典案例

以上方案在寶鋼集團某大型鋼鐵生產基地430m2燒結新技術生產線雙無刷勵磁同步電動機拖動燒結主抽風機系統整體實施,電機為兩臺7800kW西門子同步電動機,并于2012年11年19日一次性通過驗收投入生產運行。該項目順利投產和穩定運行有效驗證了該方案的經濟性、有效性和可靠性。

兩套高壓變頻調速系統投入運行后,通過近兩個月的節能測評,平均節能率高達40%。按照年運行7000h計算,兩臺高壓變頻調速系統可實現年節電4500萬度電能。

項目驗收過程中,現場進行了主抽風機電機由變頻運行狀態無擾切換至工頻運行的實驗,以下實驗錄得波形證明:方案可確保變頻器故障時,主抽風機能快速無擾工頻軟切換,不因變頻器故障影響生產連續性。


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