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摘要：本文分析了高压变频器在转炉炼钢除尘风机中的应用。实践证明，高压变频器对降低除尘风机的用电率、减少起动电流、提高功率因数、改进转炉炼钢工艺水平、提高自动化水平有很好的应用前景。

关键词：变频调速；高压变频技术；转炉；除尘风机

一、工程前期情况描述

大冶华鑫炼钢厂原有30T氧气顶吹转炉2座，采用“三吹三”方式，转炉吹炼过程中，炉口会排出大量棕红色的烟气，烟气温度高、含有易燃气体和金属颗粒，按照我国1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》（GB16297一1996），对烟气必须冷却、净化，达标后排放。若电机采用工频运行，通过调节风门的出口挡板调节风量来满足生产工艺要求，大量电能白白浪费在阀门上;若采用液力耦合器调速，则存在以下缺点：
(1) 调速范围窄，转速不稳定；
(2) 电机的效率低，损耗大；
(3) 液力耦合器经常出现故障，不能满足连续生产的需要；
(4) 调节精度低，响应慢。

吹炼工艺周期
　　A到B为兑铁加废钢时间，约1分钟。
　　B到C为风机升速时间，暂定1分钟，可以调节。
　　C到D为吹氧时间，约14分钟。
　　D点风机开始减速，暂定2分钟，可以调节。
　　D到E为倒炉测温取样时间，约2分钟。
　　E到F为出钢时间，约2分钟。
　　F到G为溅渣时间，约2分钟。
　　长期以来，不论转炉处于哪一个运行阶段，产生的粉尘大小均使除尘风机全速运行，挡板几乎不进行任何调节，造成大量的电能浪费。随着市场竞争的不断加剧，节能降耗、提高生产效率成为企业发展提高竞争力的有效手段之一。
　　在九十年代后期，随着电力电子技术、微电子技术、光电子技术的不断发展和矢量控制技术的不断完善，其中各种拓扑结构的高压变频器相继在应用市场上出现，尤其在最近几年，在技术和应用领域上得到不断的进步和拓展，其中，多重化完美无谐波矢量控制高压变频器以其功率因数高、无谐波（输入谐波小，对供电电网无污染；输出谐波小，电机附加发热和转矩脉动小）可*性高而受到越来越多的用户欢迎，现已广泛应用于电力、冶金、化工、建材等领域。

二、系统技术方案设计
    通过对冶炼工艺的分析：转炉在炼钢过程的不同阶段对除尘风量的大小有明显的不同，以吹氧冶炼为最大，其他除尘为最低。通过对转炉炼钢过程的分析，对除尘风机的控制设计于下方案。整个吹炼工艺周期约24分钟，其中高速时间（C到D）14分钟。为了控制简单起见，可使除尘风机运行在两种状态，高速和低速，高速定为45Hz,可以调节；低速定为20Hz,可以调节。可考虑在下氧枪时给出一对接点使高压变频器加速进入高速运行，提氧枪时控制接点断开，变频器减速进入低速运行。

2．1 设备参数：

风机参数

风机型号：D700-13

额定风量：42000m3 /h

额定风压：25490Pa

转速：2965rpm

轴功率：400Kw

电机参数

电动机型号：JK134-2

额定电压：：10000V

额定功率：  440KW

额定电流：30A

额定转速：2980r/m

变频器技术指标

型号：SH-HVF-Y10K/450

额定容量：600kVA

输入电压：10000V

输出电压：0~10000V

输出频率：0~50Hz

2．2 系统电气构成
　　根据现场生产工艺情况，选用皇冠官方APP客户端研究开发生产的高压变频器作为主件，该变频调速系统具有谐波含量小，功率因数高、模块化结构、可*性高等特点。除尘风机电气系统的主接线结构图如图1所示。10kV电源通过母线段网侧高压开关DL接入系统，采用多重化移相干式隔离变压器进行电源侧电气隔离，以减小对电网的谐波污染；变压器输出经功率柜逆变输出后直接驱动三相异步电动机，实现除尘风量的控制。为保证整个除尘风机系统可*性，系统设计中我们还采用工频旁路。当系统变频运行时，断开隔离开关QS3，合隔离开关QS1、QS2。QS2与QS3之间还设计了机械互锁，在变频器运行时绝对保证QS3不可以误合闸。在变频运行时，由远程PLC起停变频器；当变频器出现故障时，系统切换至原工频运行方式；断开隔离开关QS1、QS2；合隔离开关QS3。由原除尘系统启动风机，入口挡板控制风量。

                        图1  系统接线图

                        图2    工艺流程图

三、改造效果

从运行情况看,该高压变频调速装置,运行可*,节电效果明显,达到了预期效果。经过工频和变频运行对比，测量和统计的炼钢转炉除风机改造后各项技术指标如下表

(1)节电效果明显。改造前,该风机每天平均电耗为7700kW·h,而现在仅为3653kWh左右,平均每天节电4047kWh,节电率达57%,年节电效益为73万元。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          (2)系统实现自动控制,操作简单。系统利用转炉炼钢过程中氧枪的工作信号作为风机高、低速运行的控制信号,实现了风机的高、低速自动控制,系统也可根据工作需要进行人工操作,且操作方便。　                                                                                                          (3)系统安全可*。具有较强的自我保护能力和故障自诊断能力,有过流保护、过电压保护、欠电压保护、高压电源缺相、接地等保护功能。

(4)设备运行可*,维护费用低。由于采用变频调速控制,其装置具备软起动、软停止的功能,故在启动时对电网及设备没有冲击,因此延长了电机及风机的使用寿命。由于电机的平均转速大大降低，轴承的温度大大降低，其寿命也大大延长，提高了整个系统的可*性，减少了因频繁更换轴承影响转炉正常生产。

（5）单台项目总体投资为98万元，16个月即可收回投资。设备使用年限长达10年，投资收益高达600余万元。