高壓變頻器在電爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
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高壓變頻器在電爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
高壓變頻器在電爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
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高壓變頻器在電爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
一 、 ～ 一 … … … *… … …
高壓 變頻器 在電 爐 除 塵風(fēng)機(jī) 中 的應(yīng) 用
劉海鵬。 郭培彬， 王 濤
(山東新風(fēng)光電子科拽發(fā)展有限公司)
摘 要：本文結(jié)合電爐生產(chǎn)的實(shí)際工況，介紹了單元串聯(lián)多電平高壓大功率變頻器在湖北新冶鋼鐵廠 4#電爐除塵風(fēng)機(jī)
中的應(yīng)用。通過改造，實(shí)現(xiàn)了電爐除塵風(fēng)機(jī)的高效運(yùn)行，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
關(guān)鍵詞：高壓大功率變頻器；單元串聯(lián)；多電平；節(jié)能；電爐除塵風(fēng)機(jī)
中圖分類號：TF741 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1817—0633(2oo8)12—0064—03
Application of High-Voltage Frequency Converter in Dedusting Fan for Electric Arc Furnace
LIU Hai-peng， GUO Pei-bin， WANG Tao
(Shandong Xinfeng Photoelectron Scientific and Technological Development Co．，Ltd．)
Abstract：Combining with the actual conditions of the Electric Arc Furnace，the paper introduces the application of the multi—
level High-voltage High-power Frequeney Conve~er with units cascaded in the dedusting fan of No．4 electric arc furnace in Hubei
Xinye Steel＆Iron Plant Through the innovation．it realizes efficient operation of the dedusting fan for the electric arc furnace and
achieves the purpose of energy saving and lower consumption．
Keywords：High-vohage High-power Frequency Converter；Units Cascaded；Multi—-level；Energy——saving；Dedust—-fan for Elec—‘
tric Are Furnace
1引言 時(shí)，主要排放物是沖渣產(chǎn)生的水蒸氣和少量廢氣。
隨著我國加入世貿(mào)組織和市場經(jīng)濟(jì)競爭的不斷加劇，節(jié)能 該電爐除塵系統(tǒng)工藝流程如下圖 1示。
降耗、提高生產(chǎn)效率已成為企業(yè)提高產(chǎn)品市場占有率和競爭力
的有效手段之一。而高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，使得
該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、電力、水泥、給排水、制
藥、造紙、污水處理等各個(gè)行業(yè)。湖北新冶鋼鐵有限公司二煉鋼
廠正是在這種形勢下，才對電爐除塵風(fēng)機(jī)利用高壓變頻技術(shù)進(jìn)
行節(jié)能改造的。
圖1電爐除塵系統(tǒng)工藝流程
電爐主要是利用廢鋼、鐵合金和部分渣料進(jìn)行配料冶煉，根
據(jù)不同的鋼種要求，可以接受高炭鉻鐵水，然后熔制出碳鋼或不 通過對4#電爐冶煉工藝分析：電爐在煉鋼不同的階段對除
塵風(fēng)量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉最大，加料除塵為最
銹鋼鋼水供煉鑄用。電爐在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量煙塵，污染環(huán)
境，根據(jù)國家法規(guī)，需除塵處理。電爐冶煉一般分熔化期、氧化期 小，鑒于電爐除塵系統(tǒng)中除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式和設(shè)備特點(diǎn)，對除
和還原期，其中氧化期強(qiáng)化脫炭，在上述三個(gè)冶煉期中，氧化期 塵風(fēng)機(jī)的控制制定了改造方案。原系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)如下：
產(chǎn)生的煙氣量最大，含塵濃度和煙氣溫度最高。因此，電爐除塵 2．1原系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)
除塵風(fēng)機(jī)參數(shù)
系統(tǒng)按照氧化期的最大煙塵排量進(jìn)行設(shè)計(jì)。吹氧期占整個(gè)煉鋼
型號 C rY2O一246—12
周期的40％左右，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于滿載運(yùn)行，而其它時(shí)間風(fēng)機(jī)處于
輕載工況。改造前，不論電爐處于哪一個(gè)冶煉周期中，除塵風(fēng)機(jī) 流量 380000m3／h
均全速運(yùn)行，風(fēng)量調(diào)節(jié)采用入風(fēng)口擋板開度調(diào)節(jié)，效率低，能耗 風(fēng)壓 37000Pa
軸轉(zhuǎn)速 730r／min
大，因此急需對原電爐除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。
軸功率 630KW
電動(dòng)機(jī)參數(shù)
2原系統(tǒng)工藝簡介
型號 YKS500—8—8
湖北新冶鋼鐵有限公司二煉鋼廠4#電爐為 10t偏芯交流電
額定功率 630KW
弧爐，除塵器系統(tǒng)采用TFMC布袋式除塵器。4#電爐的煉鋼周期
額定電壓 6000V
為2小時(shí)20分鐘，其中裝料 5～10分鐘，送電熔化40—60分鐘，
額定電流 76．5A
吹氧5O～8O分鐘，出鋼3-5分鐘。在電爐不同的生產(chǎn)階段，電爐
額定轉(zhuǎn)速 740r／min
產(chǎn)生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中，主要
額定功率因數(shù) 0．82
是裝料時(shí)廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚(yáng)塵，需要的除塵風(fēng)量不大，要求粉
額定頻率 50Hz
塵不擴(kuò)散，不污染環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)。送電過程中是原料送電拉弧加
熱變電阻柜參數(shù)
熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產(chǎn)生廢氣。此時(shí)，電爐需要將爐料加熱
型號 HTR3—1o0／6
至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時(shí)排出，又不能過多的帶出爐體熱
額定電壓 6000V
量，以保證煉鋼周期。而在吹氧周期，不僅要求除塵系統(tǒng)能夠及
額定電流 90A
時(shí)將煙塵排出，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，在沖渣出鋼
自動(dòng)化 信愚AUTOMATION INFORMATION高壓變頻器在電爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
額定頻率 50Hz 行全部操作，包括參數(shù)設(shè)置和各種運(yùn)行指令。工控機(jī)用觸摸屏和
額定功率 7O0KW 通用鍵盤給用戶提供操作平臺，其功能更齊全，包括參數(shù)設(shè)定、
功能設(shè)定、運(yùn)行操作、運(yùn)行數(shù)據(jù)打印、故障查詢等等。上位機(jī)(商
3高壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 用PC機(jī))放在總控室，可對多臺變頻器進(jìn)行遙測、遙控。若只有
湖北新冶鋼鐵有限公司經(jīng)多方考察，比較性價(jià)比，最終選定風(fēng) 一 臺變頻器，上位機(jī)可省，或讓客戶自定。
光牌JD—BP37—800F功率單元串聯(lián)多電平高壓大功率變頻器，對 (13)可接收和輸出多路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號。
4#電爐除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造。 (14)可打印輸出運(yùn)行報(bào)表。
3．3高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)
3．1風(fēng)光牌JD—BP37—800F高壓變頻器主要性能指標(biāo)
變頻器功率 800KW 風(fēng)光牌JD—BP37型高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接 “高一高”變
額定輸出電流 100A 換方式，屬電壓源型，采用功率單元多電平串聯(lián)方式，以最新型
輸入頻率 50Hz+5Hz 西門子 IGBT為主控器件，全數(shù)字化控制，彩色液晶觸摸屏顯示
額定輸入電壓 6KV 操作，以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)的優(yōu)質(zhì)變頻調(diào)速
允許電壓波動(dòng) ±20％ 器。它對電網(wǎng)諧波污染小，輸入電流諧波畸變小于1％，直接滿足
輸入功率因數(shù) I>0．98 IEEE519—1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入
諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波
輸出頻率范圍 0～50Hz
輸出電壓范圍 0～6KV 引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv／dt、共模電壓等
頻率分辨率 0．01 Hz 問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機(jī)
加速時(shí)間 可根據(jù)用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定 其系統(tǒng)由移相變壓器，功率單元和控制器組成。其結(jié)構(gòu)如圖
減速時(shí)間 可根據(jù)用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定 2示。其工作原理如下：
變頻器效率 ≥96％ 三相電網(wǎng)
移相變壓器
過載能力 100％連續(xù) 160％連續(xù) 1min
220％允許 1．5S
防護(hù)等級 IP20
3．2 JD—BP37型高壓變頻調(diào)速器主要技術(shù)性
能
(1)高一高電壓源型變頻器，直接 6KV輸
入，直接 6KV輸出，無須任何輸出變壓器或?yàn)V
波器，適配于普通高壓電動(dòng)機(jī)，對電機(jī)、電纜絕
緣無損害。
一 、 ～ 一 … … … *… … …
高壓 變頻器 在電 爐 除 塵風(fēng)機(jī) 中 的應(yīng) 用
劉海鵬。 郭培彬， 王 濤
(山東新風(fēng)光電子科拽發(fā)展有限公司)
摘 要：本文結(jié)合電爐生產(chǎn)的實(shí)際工況，介紹了單元串聯(lián)多電平高壓大功率變頻器在湖北新冶鋼鐵廠 4#電爐除塵風(fēng)機(jī)
中的應(yīng)用。通過改造，實(shí)現(xiàn)了電爐除塵風(fēng)機(jī)的高效運(yùn)行，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
關(guān)鍵詞：高壓大功率變頻器；單元串聯(lián)；多電平；節(jié)能；電爐除塵風(fēng)機(jī)
中圖分類號：TF741 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1817—0633(2oo8)12—0064—03
Application of High-Voltage Frequency Converter in Dedusting Fan for Electric Arc Furnace
LIU Hai-peng， GUO Pei-bin， WANG Tao
(Shandong Xinfeng Photoelectron Scientific and Technological Development Co．，Ltd．)
Abstract：Combining with the actual conditions of the Electric Arc Furnace，the paper introduces the application of the multi—
level High-voltage High-power Frequeney Conve~er with units cascaded in the dedusting fan of No．4 electric arc furnace in Hubei
Xinye Steel＆Iron Plant Through the innovation．it realizes efficient operation of the dedusting fan for the electric arc furnace and
achieves the purpose of energy saving and lower consumption．
Keywords：High-vohage High-power Frequency Converter；Units Cascaded；Multi—-level；Energy——saving；Dedust—-fan for Elec—‘
tric Are Furnace
1引言 時(shí)，主要排放物是沖渣產(chǎn)生的水蒸氣和少量廢氣。
隨著我國加入世貿(mào)組織和市場經(jīng)濟(jì)競爭的不斷加劇，節(jié)能 該電爐除塵系統(tǒng)工藝流程如下圖 1示。
降耗、提高生產(chǎn)效率已成為企業(yè)提高產(chǎn)品市場占有率和競爭力
的有效手段之一。而高壓大功率變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，使得
該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、電力、水泥、給排水、制
藥、造紙、污水處理等各個(gè)行業(yè)。湖北新冶鋼鐵有限公司二煉鋼
廠正是在這種形勢下，才對電爐除塵風(fēng)機(jī)利用高壓變頻技術(shù)進(jìn)
行節(jié)能改造的。
圖1電爐除塵系統(tǒng)工藝流程
電爐主要是利用廢鋼、鐵合金和部分渣料進(jìn)行配料冶煉，根
據(jù)不同的鋼種要求，可以接受高炭鉻鐵水，然后熔制出碳鋼或不 通過對4#電爐冶煉工藝分析：電爐在煉鋼不同的階段對除
塵風(fēng)量的大小有明顯的不同，以吹氧冶煉最大，加料除塵為最
銹鋼鋼水供煉鑄用。電爐在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量煙塵，污染環(huán)
境，根據(jù)國家法規(guī)，需除塵處理。電爐冶煉一般分熔化期、氧化期 小，鑒于電爐除塵系統(tǒng)中除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式和設(shè)備特點(diǎn)，對除
和還原期，其中氧化期強(qiáng)化脫炭，在上述三個(gè)冶煉期中，氧化期 塵風(fēng)機(jī)的控制制定了改造方案。原系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)如下：
產(chǎn)生的煙氣量最大，含塵濃度和煙氣溫度最高。因此，電爐除塵 2．1原系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)
除塵風(fēng)機(jī)參數(shù)
系統(tǒng)按照氧化期的最大煙塵排量進(jìn)行設(shè)計(jì)。吹氧期占整個(gè)煉鋼
型號 C rY2O一246—12
周期的40％左右，此時(shí)風(fēng)機(jī)處于滿載運(yùn)行，而其它時(shí)間風(fēng)機(jī)處于
輕載工況。改造前，不論電爐處于哪一個(gè)冶煉周期中，除塵風(fēng)機(jī) 流量 380000m3／h
均全速運(yùn)行，風(fēng)量調(diào)節(jié)采用入風(fēng)口擋板開度調(diào)節(jié)，效率低，能耗 風(fēng)壓 37000Pa
軸轉(zhuǎn)速 730r／min
大，因此急需對原電爐除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。
軸功率 630KW
電動(dòng)機(jī)參數(shù)
2原系統(tǒng)工藝簡介
型號 YKS500—8—8
湖北新冶鋼鐵有限公司二煉鋼廠4#電爐為 10t偏芯交流電
額定功率 630KW
弧爐，除塵器系統(tǒng)采用TFMC布袋式除塵器。4#電爐的煉鋼周期
額定電壓 6000V
為2小時(shí)20分鐘，其中裝料 5～10分鐘，送電熔化40—60分鐘，
額定電流 76．5A
吹氧5O～8O分鐘，出鋼3-5分鐘。在電爐不同的生產(chǎn)階段，電爐
額定轉(zhuǎn)速 740r／min
產(chǎn)生的煙氣量和煙氣溫度不同，且差異較大。加料過程中，主要
額定功率因數(shù) 0．82
是裝料時(shí)廢鋼及渣料產(chǎn)生的揚(yáng)塵，需要的除塵風(fēng)量不大，要求粉
額定頻率 50Hz
塵不擴(kuò)散，不污染環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)。送電過程中是原料送電拉弧加
熱變電阻柜參數(shù)
熱，引發(fā)可燃廢棄物燃燒產(chǎn)生廢氣。此時(shí)，電爐需要將爐料加熱
型號 HTR3—1o0／6
至熔化狀態(tài)，要求煙塵能夠及時(shí)排出，又不能過多的帶出爐體熱
額定電壓 6000V
量，以保證煉鋼周期。而在吹氧周期，不僅要求除塵系統(tǒng)能夠及
額定電流 90A
時(shí)將煙塵排出，又必須保證爐體有合適的吹煉溫度，在沖渣出鋼
自動(dòng)化 信愚AUTOMATION INFORMATION高壓變頻器在電爐除塵風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用
額定頻率 50Hz 行全部操作，包括參數(shù)設(shè)置和各種運(yùn)行指令。工控機(jī)用觸摸屏和
額定功率 7O0KW 通用鍵盤給用戶提供操作平臺，其功能更齊全，包括參數(shù)設(shè)定、
功能設(shè)定、運(yùn)行操作、運(yùn)行數(shù)據(jù)打印、故障查詢等等。上位機(jī)(商
3高壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 用PC機(jī))放在總控室，可對多臺變頻器進(jìn)行遙測、遙控。若只有
湖北新冶鋼鐵有限公司經(jīng)多方考察，比較性價(jià)比，最終選定風(fēng) 一 臺變頻器，上位機(jī)可省，或讓客戶自定。
光牌JD—BP37—800F功率單元串聯(lián)多電平高壓大功率變頻器，對 (13)可接收和輸出多路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號。
4#電爐除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造。 (14)可打印輸出運(yùn)行報(bào)表。
3．3高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)
3．1風(fēng)光牌JD—BP37—800F高壓變頻器主要性能指標(biāo)
變頻器功率 800KW 風(fēng)光牌JD—BP37型高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用直接 “高一高”變
額定輸出電流 100A 換方式，屬電壓源型，采用功率單元多電平串聯(lián)方式，以最新型
輸入頻率 50Hz+5Hz 西門子 IGBT為主控器件，全數(shù)字化控制，彩色液晶觸摸屏顯示
額定輸入電壓 6KV 操作，以高可靠性、易操作、高性能為設(shè)計(jì)目標(biāo)的優(yōu)質(zhì)變頻調(diào)速
允許電壓波動(dòng) ±20％ 器。它對電網(wǎng)諧波污染小，輸入電流諧波畸變小于1％，直接滿足
輸入功率因數(shù) I>0．98 IEEE519—1992的諧波抑制標(biāo)準(zhǔn)，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入
諧波濾波器和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；輸出波形質(zhì)量好，不存在諧波
輸出頻率范圍 0～50Hz
輸出電壓范圍 0～6KV 引起的電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv／dt、共模電壓等
頻率分辨率 0．01 Hz 問題，不必加輸出濾波器，就可以使用普通的異步電機(jī)
加速時(shí)間 可根據(jù)用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定 其系統(tǒng)由移相變壓器，功率單元和控制器組成。其結(jié)構(gòu)如圖
減速時(shí)間 可根據(jù)用戶生產(chǎn)工藝設(shè)定 2示。其工作原理如下：
變頻器效率 ≥96％ 三相電網(wǎng)
移相變壓器
過載能力 100％連續(xù) 160％連續(xù) 1min
220％允許 1．5S
防護(hù)等級 IP20
3．2 JD—BP37型高壓變頻調(diào)速器主要技術(shù)性
能
(1)高一高電壓源型變頻器，直接 6KV輸
入，直接 6KV輸出，無須任何輸出變壓器或?yàn)V
波器，適配于普通高壓電動(dòng)機(jī)，對電機(jī)、電纜絕
緣無損害。
