HD90高压变频器在炼铁厂废气引风机的应用

毕利荣

摘要：HD90高压变频器在炼铁厂废气引风机研究主要体现在对实现控制方式、自动化技术、实际除尘实用等能力。鉴于此，本文对喷煤系统废弃引风机问题分析进行分析，通过阐述废气引风机中HD90高压变频器的具体运用的内容着手，就改造的结果进行分析。旨在不断的提升废气引风机的应用能力的质量提升。

关键词：废气引风机高压变频节能应用

前言

现如今环保问题已经成为了世界关注的问题，因此，加强节能减排，提高资源的合理利用率，坚持可持续发展成为了我国的基本国策。在开展绿色环保的工作中，为了缓解能耗，提高生产效率，在科学领域提出了交流变频调速的概念。这是一种综合性的、复杂的、合成的、高新技术。主要能够通过对高压电机进行变频调速改造，从而达到节能降耗的工作效果。对于一个企业来讲，生产辅助设备，特别是高压大功率电机类拖动设备的耗能越多，产品成本就会上涨越多，这样就会影响企业的经济效益。因此，使用高压变频器来提高用电的效率，降低厂用电率，节约能源，也就成为一个企业势在必行的重要措施之一。

1喷煤系统废弃引风机问题分析

武昆股份安宁公司新区炼铁厂喷煤系统废气引风机是整个煤粉制备系统最关键设备之一，煤粉主要是作为干燥剂来使用，能够让整个空间处于一个负压状态，主要的操作手法就是将热风炉烟气引至喷煤系统中。

1．1相关参数

引风机的工作原理主要是通过叶轮转动产生负压，进而从系统抽取空气。随着用途、工作量的不同，引风机的相关参数也就不同。以武昆股份安宁公司新区炼铁厂为例，其引风机参数为：额定压力5000Pa，额定风量217000m³/h，轴功率35.6A，额定转速950rpm；配备500kW异步电动机，电压等级10kV，额定电流35.6A，额定转速993r/min，功率因数0.858；设计余量大，节能空间很可观。引风机稳定运行，保持风量与风压控制对高炉冶炼非常重要。

1.2运行工况

在原工频运行高压10千伏工况下，引风机通过在风机入口设置手动档板的方式来调节风量，风门开度长期处于30%左右。由于煤粉制备生产是周期性间断生产，所以引风机也是间断生产，起停频繁，平均每两天停机4小时进行设备维护，一旦开机则连续运行直到下一次设备维护。实际操作中，引风机的电机输出电流为28—30A，且运行过程中要时刻保障调节开度能够处于持续工作的状态，以便于废气的正常收集。不仅自动化水平低，浪费人力，对能量浪费十分严重。所以，这样的问题也是企业进行引风机变频改造的一个重要原因，通过提升设备的自动化和节能水平，来不断提升设备应用的性能，达到优化生产的目的。

2．废气引风机中HD90高压变频器的具体运用

提升引风机的工作效率和工作状态，是不断提升煤粉制备工艺的必然要求。为了进一步保证引风机的节能降耗的工作，武昆股份安宁公司新区炼铁厂决定对引风机控制系统采用变频调速技术进行改造，其改造的工作主要有两点：一是，改造必须要保证引风机的运行效率不变甚至优化，能够稳定生产活动。将废气引风机改为变频驱动，风量由系统信号自行调节，以减少废气溢流和节流损失，保证整个系统运行的经济性；二是所提供变频控制系统稳定性及可靠性高于原有控制系统，能够对接原有DCS系统，方便操作人员远程控制和监控，加强对电机的保护能力，在延长电机使用寿命的同时进行节能，减少电耗，提高工作效率。

2.1变频方案

通过对现场实际负载情况的调查，武昆股份安宁公司新区炼铁厂变频器选用的是汇川公司生产的高压变频器HD90-J100/710-DB型号。HD90高压变频器具有矢量控制、过载能力强、控制性能好、上手较快、稳定可靠、节能率高等特点。

2.2一次系统方案组成

根据引风机的重要性，且负载具备工频启动运行的条件，所以选择变频器一拖一启动加旁路的控制系统方案。正常时由变频器运行，变频器故障时可自动转为旁路运行。

2.3控制原理

电网电压经主变压器隔离移相后为功率单元供电，每个功率单元为一个单相交-直-交电压型逆变器，单元串联星接后形成三相变频电源给500kW高压电动机供电。功率单元采用三相交流输入，整流滤波后形成直流电压，经IGBTH桥逆变后输出脉宽调制（PWM）电压。功率单元控制板由IGBT驱动电路和监测保护电路、光纤通信电路、单元旁路电路和控制电源组成。

2.4技术特点

（1）通过矢量控制技术，能够使变频器输出快速同步电网。能够改变以往启动冲击较大的状态，当变频器输出电压的相位、频率和幅值与电网同步时，再将相应的开关打开，将电机调节成无冲击的状态，或者调节到变频运行。

（2）采用单元级联方式，利用电流并联的原理，如果在使用中某一单元出现故障，其他“并联”单元在配备旁路功能的情况下，通过非对称旁路技术可以使系统不停机运行，保证，及时出现故障问题，电机也能够持续高效运作，为生产带来极高的效率，可以实现比传统旁路方案更高的电压输出幅值。

（3）飞车启动功能，通过自动频率搜索，能够在未知电机旋转速度的状况下启动变频器，直至搜索到与电机实际旋转频率相符的频率，进而进行变频器相应频率的输出，减少电流对电网的冲击。

（4）采用双电源供电，主要就是为了保障在控制电源失去效用的时候，两块电池能够及时的为电机工作提供电量。一路由用户提供，一路由高压变压器绕组降到380V，保证切换时平滑无扰动。

（5）电网瞬间跌落或波动时，系统可保证瞬间失电不跳闸，且在失电后5个周期内变频器运行不受影响，超过5个周期变频器自动降额运行，失电超过9S后变频器停机，连续生产提高系统生产效率。

（6）核心器件IGBT、整流二极管、高品质电容、主控制芯片ARM、DSP、FPGA等均选用高品质器件，保证了运行的高可靠性，生命周期长。

（7）在无线通讯模式具有以下优势：能够及时对故障情况作出预警，保证系统的安全运行；通过准确的记录信息，能够减少对现场维护数据采集、监控的工作环节；网络无线监控，降低了客户在OSI网络架构物理层建设的投入。

2.5操作方法

高压变频器配置本地控制以及两路远程控制，可通过控制柜门上的转换开关进行本地/远程的切换。

（1）本地控制

本地操作的方式为触摸屏，它的功能较为丰富，能够有效的监督变频器的工作，不仅可以进行变频器的启停、复位、频率给定等基本功能，还能够可以查看具体的趋势曲线、单元状态、运行日志、故障报警详情等。

（2）远程控制

远程控制（远程1）为风机机旁操作，远程操作箱可以对变频器进行启动、停止、复位、频率给定、电流反馈、输出频率反馈，其他报警故障反馈等信号。

机旁远程控制（远程2）为主控室操作，主要是通过对计算机进行操作控制。

2.6注意事项

（1）上高压电步骤：首先要检查变频器控制点送情况，将控制柜中能够的QF1-QF4全部合上，在变频器合闸允许后，最后将高压进线柜合闸，上高压电，在进行进柜工作时，一定要注意对操作顺序，现手动旁路柜刀闸，然后再上级进线柜。

（2）3.2启动步骤：送高压电→变频器自检，准备就绪信号→输入需要的频率或远程模拟量给定频率→点启动按钮→变频器加速→变频器启动完成。

（3）远程启动时，一定要等变频器“准备就绪”信号有了之后再启动变频器，否则可能报故障并启动失败。

（4）停止步骤：确认负载可以停机→停止按钮→确认停机（紧急可拍急停按钮）。

（5）远程本地切换时，切换控制柜上的转换开关进行转换。

（6）故障复位：遇到故障如果跳了高压，触摸屏又复位不掉的话，请将控制柜内电重新上电，故障会跳高压，所以复位后需重新上高压电。

（7）两次给变频器送高压电之间的间隔应在5分钟以上。

（8）高压断掉后，10分钟内不得打开变压器柜门以及功率单元柜门，控制柜门可以打开，因为变频器中还存在残余高压电。

（9）变频器运行过程中不得打开变压器柜门和单元柜门，否则会跳高压，因为柜门与高压有联锁。

（10）电机检修时需将上级高压进线柜高压断路器分闸，手动旁路柜刀闸QS1、QS2均分闸。

（11）在变频器正常情况下只允许采用变频运行方式,正常情况下在“远方”进行操作。

（12）日常维护：加强对滤网的清晰，保证10天就要对其进行清洗更换，定期对变频器室进行清扫，在停机状态中，可以拿吸尘器将柜体内的灰尘吸出。确保灰尘不会影响到变频器的使用寿命及功能。

2.7现场应用

HD90-J100/710-DB高压变频器内置有多段速设置功能，用户能够很方便地实时根据不同工况要求进行调速。由于该变频器配备单元旁路功能，单元旁路采用机械接触器方式进行，能够保证在单元出现故障的情况下，将故障单元旁路掉，不影响整机的运行，且软件上具有非对称旁路技术，即使在单元旁路的情况下也能保证高电压输出能力，以满足大部分工况需求。

3改造效果

3.1节流装置全开，根据不同工况调节电机频率，每月节能效果显著，如下表所示。

通过改造前和改造后的电能计算比较，在使用相同的拖动电机下实际的生产中节电率约62.72%。废气引风机改造前月平均用电量约为360000度，改造后月平均节电约为225792度电。每度电0.48元,可节约电费108380元。

3.2延长电机及负载的使用寿命。

变频调速改造能够真正的实现电机的节能和负载的软启动状态，避免了因大启动电流多达对电机造成的冲击，减少了电机内部的损耗，延长了电机的使用寿命，在某种程度上缩短了电机的维修工程。

3.3通过减小管道系统的振动，是管道环境变的更加稳定，管道压力波动减小，能够增加管道的使用寿命，并缩短管道使用的检修和维护工作，能够使系统运行的更加稳定。

3.4通过自动化的设计，能够较少人力资源的浪费，减少了企业的人力成本，是设备的运行更加简单、智能，利于检修方便工作。变频器具有自定变频和手动变频两种切换模式，能够针对不同的运行状态进行切换，操作方便简单，且配备了旁路柜，方便检修作业。

3.5变频改造后能够有效的降低电机的噪音，改善了工人的作业环境。

3.6对电网谐波污染小。HD90-Jl00/630型高压变频器采用单元级联型，10kV产品为48脉冲整流，对电网谐波污染小于国家标准。

结束语

在这个过程中，在炼铁厂废气引风机的应用需要以关注HD90高压变频器的性能、提高废气引风机的综合工作力、加强自动化技术的开发为依据，注意在冶金行业中对能耗及变频等方面的综合安排，加强促进炼铁厂废气引风机的应用能力上升空间的有效举措，达到优化运行效果的目的，不断为冶金企业的经济效益和社会效益的提升助力。

参考文献：

[1]苏州汇川技术有限公司提供的高压变频器应用资料。