浅析变频技术在钢厂生产中应用

焦启禹

摘 要：钢铁行业是我国国民支柱行业，也是我国高能耗部门，降低钢铁行业的能耗水平是实现我国节能减排目标的关键。而变频技术是当前最为热门的节能技术，其通过智能化的控制系统功率的方式，实现设备整体能耗的降低，该文就变频技术在钢厂生产中应用进行了分析，提出了一套降低钢铁行业能耗的方法。

关键词：变频技术 钢厂行业 工业生产

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-01

随着我国国民经济持续快速发展，带动了能源消费长期高速增长。目前我国能源供给已呈现出紧张局面。大力推进节约降耗，缓解资源瓶颈制约，实现能源环境和经济社会的可持续发展是我国用能工作的核心。钢铁行业是我国国民支柱行业，也是我国高能耗部门。因此，钢铁企业日常生产的节能改造成为降低企业能耗，实现钢铁行业节能减排目标的关键。而分析钢铁行业中的重要用能设备，发现钢铁的熔炼炉是整个钢铁企业中最为重要的用能设备，如何提高熔炼炉的能源利用效率，降低能耗，成为当前研究的热点问题。而变频技术是当前最为热门的节能技术，其通过智能化的控制系统功率的方式，实现设备整体能耗的降低，该文就变频技术在钢厂生产中应用进行了分析，提出了一套降低钢铁行业能耗的方法。

1 变频技术原理

因此需要在降低频率的同时也要降低电压，这就提出了频率与电压协调控制。而这种频率与电压协调控制的方案又称为可变频率可变电压调速（VVVF），简称变频调速。

2 钢厂生产系统的变频改造方法

2.1 改造方法

对于钢铁生产的熔炼炉往往通过对其送风电机的变频改造，通过改吧熔炼炉燃烧效率的方式，实现整个高能耗设备的变频节能改造。而送风风机的主要驱动设备是电机，因此将对三相异步电机进行变频改造，是完成整个系统能耗降低目标的关键。

变频节能技术主要是通过改变电机转速的方式，通过优化异步电机在不同工作状态下的转速，实现电机的节能。一般是对驱动电源的电压和频率进行优化，这样使异步电动机的转速实现平滑地调节，这样可以实现根据输出量的要求来改变输出功率来达到节能的目的。

该文设计了一种专门针对钢厂高能耗设备的变频控制系统，這个系统的硬件组成主要有以下几个部分：智能PID控制器、电源切换柜、传感器、变频器和空气压缩机组成。在变频系统中安装电源切换柜，主要是为了加大系统安全系数。当变频系统出现故障时，仍能保证空气压缩机的正常运行；变频器的主要作用就是控制电机的转速，实现变频节能技术；压力传感器的作用主要就是监控气体的压力；智能PID控制器主要作用是，通过相关算法保持系统输出的气体压力恒定。

变频控制系统是通过安装在熔炼炉中的温度传感器，通过传感器检测钢水的温度，将实际温度与设定温度的差值传送给PID控制器，PID控制器按照设定温度信号输出一个电流信号送到变频器。当温度传感器检测到的温度差值为正数时，PID控制器输出的信号减弱，使变频器输出频率降低，降低送风量，以降低熔炼炉中的温度。反之当温度传感器检测到的温度差值为负数时，PID控制器输出的信号增强，使变频器输出频率增加，提高送风量，以提高熔炼炉中的温度的目的。这样实现了钢厂高能耗设备智能化控制的目的。

2.2 改造效果

3 实际钢厂中高能耗设备变频改造

分析

该文对某钢厂的所有的大功率机电设备安装变频节能系统，主要包括合成工序11台功率55 kW电机，过滤工序12台55 kW电机，干燥工序6台75 kW电机，热风炉用引风机、鼓风机6台55 kW电机及其他设备用小功率电机等。机电类负载多是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。采用变频器直接控制机电类负载是一种最科学的控制方法，利用变频器内置PID调节软件，直接调节电动机的转速保持恒定，从而满足系统要求的压力。当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的（80%）3，即51.2%，去除机械损耗、电机铜、铁损等影响。节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。由于变频器可实现大的电动机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少电动机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。

参考文献

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