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1前言
　　唐山新寶泰鋼鐵有限公司始建于2002年8月，2003年投入生產(chǎn)，是一家集燒結、煉鐵、煉鋼以及帶鋼生產(chǎn)、商貿于一體的民營(yíng)股份制企業(yè)。公司現有員工3600人，公司主體設備有：92m2步進(jìn)式燒結機三臺；10m3豎爐兩座；450m3高爐三座；50T氧氣頂吹轉爐兩座；石灰窯10座；四機四流連鑄機一臺；五機五流連鑄機一臺；180萬(wàn)噸帶鋼生產(chǎn)線(xiàn)一條。2009年產(chǎn)鋼量200萬(wàn)噸，主要產(chǎn)品為帶鋼，其余鋼坯外銷(xiāo)。
2需要改造的設備情況
　　利用高新技術(shù)來(lái)提高企業(yè)生產(chǎn)設備的管理水平和節能降耗已是各企業(yè)首選的手段之一。高壓變頻節能技術(shù)在我國的已接近世界同行的先進(jìn)水平，并以產(chǎn)品性能穩定、服務(wù)及時(shí)、價(jià)格適宜等優(yōu)勢深受?chē)鴥绕髽I(yè)接受和應用。
　　利用變頻器作為風(fēng)量的調節最直接的效益就是節能降耗。采用變頻調速的主要特點(diǎn)是消除或減少擋板的節流損失，可自動(dòng)調節轉速與負荷匹配，從而達到較佳的節能目的。一般情況下生產(chǎn)設備的節能可以通過(guò)兩種手段實(shí)現，一是減少運行時(shí)間；二是在滿(mǎn)足運行工況的前提下消減輸入功率，顯然第一種方法不適合連續運行的風(fēng)機，那么利用變頻調速等節能技術(shù)可以消減輸入功率正合適不需要恒轉矩的風(fēng)機、水泵類(lèi)的設備。
　　唐山新寶泰鋼鐵有限公司2009年噸鋼煤消耗處于行業(yè)較高能耗水平。為了降低生產(chǎn)成本，廠(chǎng)領(lǐng)導決定對豎爐電除塵器風(fēng)機、煉鐵廠(chǎng)出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機、煉鐵廠(chǎng)礦槽除塵風(fēng)機、3＃爐噴煤主排風(fēng)機、煉鋼廠(chǎng)轉爐二次除塵風(fēng)機加裝高壓變頻系統及輔助節能設備。需改造的設備參數如下：
　　燒結廠(chǎng)：1＃10m2豎爐HEP80-3電除塵器風(fēng)機和2＃10m2豎爐HEP80-3電除塵器風(fēng)機，額定功率：500kW/10kV，數量：2臺。
　　煉鋼廠(chǎng)：轉爐二次煙塵BLCM-24-14200布袋除塵器風(fēng)機，額定功率：1600kW/10kV，數量：1臺。
　　煉鐵廠(chǎng)：1＃450m3高爐出鐵場(chǎng)BLCM-12-5500m2布袋除塵器風(fēng)機和3＃450m3高爐出鐵場(chǎng)BLCM-12-5500m2布袋除塵器風(fēng)機，額定功率：630kW/10kV，數量：2臺。
　　1＃450m3上料礦槽RMCM-3700布袋除塵器風(fēng)機和3＃450m3上料礦槽RMCM-3700布袋除塵器風(fēng)機，額定功率：500kW/10kV，數量：2臺。
　　3＃爐噴煤主排風(fēng)機，額定功率：450kW/10kV，數量：1臺。
　　高壓變頻器性能的好壞，將直接影響著(zhù)風(fēng)機的安全穩定運行，因此變頻器的選擇至關(guān)重要。新寶泰鋼鐵公司領(lǐng)導對除塵風(fēng)機系統節能技改工程改造前，收集了解了國內外變頻器的一些資料，經(jīng)反復比較，經(jīng)招標方式，選定山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38系列8套高壓變頻調速系統，分別是JD-BP38-500F（4套）、JD-BP38-450F（1套）、JD-BP38-1600F（1套）、JD-BP38-630F（2套）對以上設備進(jìn)行變頻改造。
3風(fēng)光JD-BP38系列高壓變頻調速系統特點(diǎn)
　　山東新風(fēng)光是國家高新技術(shù)企業(yè)，JD-BP38系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心，采用無(wú)速度矢量控制技術(shù)、功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，其諧波指標小于IEE519-1992的諧波國家標準，輸入功率因數高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，可以使用普通的異步電機。
　　風(fēng)光牌高壓變頻器為高--高電壓源型模式，由移相變壓器，功率單元和控制器組成。前端由一個(gè)多繞組的隔離移相變壓器供電，采用30脈沖以上整流，功率單元每相采用低壓功率單元串接組成，風(fēng)光高壓變頻器采用模塊化設計，互換性好、維修簡(jiǎn)單。
　　風(fēng)光JD-BP38系列高壓變頻器除具有一般普通變頻器的功能外，還具有以下性能特點(diǎn)：
（1）采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，讓控制更精準。
（2）飛車(chē)啟動(dòng)功能：能夠識別電機的速度及轉向并在電機不停轉的情況下直接起動(dòng)。為了適應國內電網(wǎng)波動(dòng)大，系統提供旋轉中再啟動(dòng)功能。從而在電網(wǎng)電壓波動(dòng)超過(guò)＋15～－35％U0情況下，系統能夠提供有效過(guò)、欠壓保護；在電網(wǎng)恢復正常后，自動(dòng)搜索跟蹤電動(dòng)機轉速及轉向按照設定曲線(xiàn)恢復正常運行狀態(tài)，保證設備安全運行不跳閘。為了滿(mǎn)足不同現場(chǎng)對旋轉中再啟動(dòng)功能的需求，系統提供完備的參數設定功能，真正適應現場(chǎng)運行工況要求。
（3）完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)：現在的高壓變頻器一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時(shí)能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式，手動(dòng)旁路需人工操作，時(shí)間較長(cháng)，適應于無(wú)備用裝置或不需要自動(dòng)切換的運行工況，自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉換至工頻運行。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉換至工頻運行狀態(tài)，還可實(shí)現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻的功能，整個(gè)轉換過(guò)程不會(huì )對用戶(hù)設備的運行造成任何影響。
（4）旋轉中再啟動(dòng)功能：運行過(guò)程中高壓瞬時(shí)掉電三十秒鐘內恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動(dòng)運行到掉電前的頻率。
（5）掉電3秒不停機功能。在高壓變頻器高壓失電3秒內，高壓變頻器自動(dòng)減速繼續運行，3秒內恢復高壓變頻器從最后運行頻率開(kāi)始恢復運行，3秒內高壓未恢復變頻器停機，30秒（可設置）內高壓恢復變頻器自動(dòng)執行飛車(chē)啟動(dòng)。
（6）線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）：變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相同的電壓，而線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線(xiàn)電壓均衡輸出。在運行中，如果有任意三個(gè)單元以?xún)瘸霈F故障，變頻器本身會(huì )自動(dòng)旁路該單元，同時(shí)變頻器主控系統具有星點(diǎn)漂移功能，使三相輸出線(xiàn)電壓保持平衡，不會(huì )對電動(dòng)機造成不利影響。
（7）具備突發(fā)相間短路保護功能。如果由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會(huì )導致重大事故。變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發(fā)生。
4設備改造情況
　　變頻器設備接入用戶(hù)側高壓開(kāi)關(guān)和擬改造電機之間，變頻器控制接入原有的DCS系統，由DCS系統來(lái)完成正常操作。為了充分保證系統的可靠性，變頻器加裝工頻旁路裝置，可在變頻回路故障時(shí)將電機切換至工頻狀態(tài)下運行，根據用戶(hù)要求切換方式為手動(dòng)切換。
　　根據用戶(hù)現場(chǎng)要求，采用8臺高壓變頻器分別對風(fēng)機一拖一控制，選用高壓變頻器型號如下表所示。

4.1風(fēng)機設備改造變頻選型
　　此次唐山寶泰鋼鐵公司風(fēng)機變頻技改項目選用高壓變頻器如下表1所示。

4.2一次回路及保護

　　風(fēng)光高壓變頻調速系統由一次回路進(jìn)線(xiàn)柜（旁路柜）、變壓器柜、變頻單元柜和操作控制柜組成。旁路柜在變頻器維護過(guò)程中或變頻器出現故障時(shí)，將電機投入到工頻電網(wǎng)運行，保證生產(chǎn)不受影響。變頻運行時(shí)，變頻器為電機提供全面的保護。高壓變頻器旁路柜一次回路如圖1所示。
　　DL：用戶(hù)高壓真空斷路器
　　K1、K2、K3：高壓變頻器內置高壓隔離開(kāi)關(guān)
　　BPQ：JD-BP38系列高壓變頻器
　　D：高壓異步電動(dòng)機
　　圖1手動(dòng)旁路柜中，共有3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2與K3采用電磁互鎖操動(dòng)機構，實(shí)現電磁互鎖。當K1、K3閉合，K2斷開(kāi)時(shí)，電機變頻運行；當K1、K3斷開(kāi)，K2閉合時(shí)，電機工頻運行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護和調試。
　　旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖， DL合閘時(shí)，絕對不允許操作旁路隔離開(kāi)關(guān)與變頻輸出隔離開(kāi)關(guān)，以防止出現拉弧現象，確保操作人員和設備的安全。
　　故障分閘：將變頻器“高壓分斷”信號與旁路柜“變頻投入”信號串聯(lián)后，并聯(lián)于高壓開(kāi)關(guān)分閘回路。在變頻投入狀態(tài)下，當變頻器出現故障時(shí)，分斷變頻器高壓輸入；旁路投入狀態(tài)下，變頻器故障分閘無(wú)效。
　　保護：保持原有對電機的保護及其整定值不變。
4.3對原設備液耦處理
　　1#出鐵風(fēng)機、3#出鐵風(fēng)機、鋼廠(chǎng)二次風(fēng)機原有設備裝有液力耦合器。在變頻改造時(shí)，對原液耦處理考慮有兩種方式：一是將原液耦拆除，用連接軸代替液力耦合器，電機位置不動(dòng)；二是將電機向前移動(dòng)，直接與風(fēng)機相連。在本次改造中，采用第二種方式。
5設備現場(chǎng)使用情況
　　變頻器于8月30日設備開(kāi)始安裝，9月18日至10月2日調試和上高壓帶電機調試，在調試過(guò)程中，故障報警可靠，連鎖可靠，各種保護完備，變頻或工頻試運行正常。
　　用于新寶泰鋼鐵有限公司鋼廠(chǎng)、鐵廠(chǎng)風(fēng)機的高壓變頻節能改造項目的8臺套變頻器，節電改造后，通過(guò)連續72小時(shí)滿(mǎn)負荷試運行考核，10月2日變頻器全部投入生產(chǎn)運行，至今運行正常。
　　在運行期間，高壓變頻器控制精度高，系統運行穩定。工頻、變頻及切換運行正常，各項指標均達到設計要求。
　　安裝在鋼廠(chǎng)、鐵廠(chǎng)的8臺套的變頻器設備調試進(jìn)行了以下內容：
　　（1）變壓器初級涌流和次級靜態(tài)電壓測量；
　　（2）單元分立測試；
　　（3）變頻器空載測試；
　　（4）變頻器拖動(dòng)電機空載運行；
　　（5）變頻器拖動(dòng)電機負載載運行；
　　（6）測試變頻器的功能有：就地控制、軟起動(dòng)、變頻調速等。
　　使用變頻器后，風(fēng)機電機消耗功率明顯減小，實(shí)現了風(fēng)機電機軟起動(dòng)及無(wú)級調速。用變頻器起動(dòng)電機，沒(méi)有起動(dòng)電流沖擊，避免了對電機及電網(wǎng)的沖擊，調速精度高。降低電機轉速的同時(shí)，電機軸承溫度下降，機械磨損下降，從而延長(cháng)電機和設備的使用壽命，降低了設備的維護費用。
　　經(jīng)過(guò)新寶泰鋼鐵公司能源中心、各分廠(chǎng)測試和計量，系統達到了預期的節能效果。10月18 日至 11月5日完成改造后的數據采集，變頻運行計量10月18 日 至10 月 21日（三天）；工頻運行計量 11月 1 日 至 11 月3 日（三天）。風(fēng)機工頻與變頻運行數據統計如下表2、表3所示：

　　實(shí)施變頻節電改造后，使8套風(fēng)機電機總輸入功率由原來(lái)的3410.79kW降至2078.44kW，節電功率為1332.35kW，節電率達39.06%，年可節電959.29萬(wàn)kW·h（運行時(shí)間按300天/年計），電費按0.56元/kW·h計，年節約電費537.20萬(wàn)元，節電效益十分明顯。
6結束語(yǔ)
　　風(fēng)光牌JD-BP38系列高壓變頻器共8臺套，系統安裝合格，各項參數指標達到技術(shù)要求，且順利通過(guò)現場(chǎng)試運行，現已投入生產(chǎn)運行。項目改造是成功的，達到了預期的設計要求，具有非常顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。隨著(zhù)國家“十二五”期間對節能減排工作的支持力度空前加大，高壓變頻器正迎來(lái)黃金歷史發(fā)展階段。