中压变频器在烧结机头除尘改造工程中的应用

潘天才

(中钢集团天澄环保科技股份有限公司　武汉 430205)



烟尘治理

中压变频器在烧结机头除尘改造工程中的应用

潘天才

(中钢集团天澄环保科技股份有限公司武汉 430205)

摘要详细介绍了ABB公司ACS5000系列中压变频器在土耳其ISDEMIR钢厂烧结一厂机头除尘改造工程中的应用，通过实际的运行监测及计算分析，该设备的平均节电率为25%，达到了节能降耗的目的。

关键词烧结厂除尘风机中压变频器

0引言

土耳其ISDEMIR钢厂烧结一厂建设有4台75 m2烧结机，1976年投产，烧结机及附属设施均为俄罗斯设计。烧结机头除尘原采用多管旋风除尘器，随着烧结机产能的提升改造及新排放标准的实施，原来的除尘系统无法满足生产及排放的需求，钢厂决定拆除原有多管旋风除尘器，新建静电除尘器，主抽除尘风机采用2 500 kW中压电机驱动。

按照该烧结厂的生产计划，烧结主抽风机不允许频繁启动，烧结机平均每天满负荷生产时间约为12 h，其余时间为怠速运行。如果风机工频运行，只能通过调节风机入口风门的开度来调节风量以满足生产工艺的要求，风机电机的有效使用率仅约50%～60%，大量电能浪费在风门上。经与钢厂充分交流，决定采用ABB公司ACS5000系列中压变频器来对主抽风机进行转速调节，以达到节能降耗的目的。

1现场工艺条件

烧结生产是一种抽风烧结的过程，是将混合料(铁矿粉、燃料、熔剂及返矿)配以适量的水分，混合、制粒，铺在带式烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下地进行。除尘风机就是承担负压抽风的任务，含尘烟气经过静电除尘器净化后通过烟囱排放。风机电机的相关工艺参数详见表1。

表1　风机电机参数

风机的性能曲线见图1。

图1　风机性能曲线

2变频器及外围控制系统的结构

变频器与烧结除尘主抽风机采用一拖一的控制方式，主回路及控制系统的结构原理图详见图2。

2.1主回路结构

中压变频器采用ABB公司ACS5060型产品，不设工频旁路回路，变频器输入额定电压为AC 6 kV，输出额定功率2 500 kW。

2.2烧结除尘主抽风机变频外围控制系统

控制系统由操作员站、通讯网络、PLC控制系统及变频器控制系统等组成。

2.2.1变频器与中压开关柜MCB之间的信号交换

变频器接收来自中压开关柜MCB真空断路器的合、分闸状态信号。变频器根据来自控制系统的指令及检测到的MCB真空断路器状态信号，向中压开关柜MCB发送合闸、分闸及故障跳闸的驱动信号。信号交换采用电缆硬接线的方式。

2.2.2变频器与PLC控制系统的信号交换

变频器与PLC控制系统间的信号交换分别采用通讯及硬接线两种模式，以提高系统信号交换的可靠性。其中变频器输出至PLC控制系统的MCB允许合闸以及变频器准备就绪、故障、报警、运行信号，PLC输出至变频器的MCB合闸、分闸以及变频器启动、停止、急停等信号，变频器与PLC控制系统间的转速给定、转速反馈等信号采用硬接线的方式；变频器的输入输出电流、故障报警信息等其他监控信号均采用ProfiBUS DP的通讯方式上传至PLC控制系统供监控显示用。

2.2.3PLC控制系统与操作员站

操作员站组态软件采用WinCC，操作员站与PLC之间通过交换机采用工业以太网进行数据通讯。所有风机、变频器及除尘系统的运行监控信息全部在操作员站上显示监控，对风机变频器的转速设定由岗位操作工根据生产调度的指令通过操作员站实时调整，已达到节能降耗的目的。

3变频器的运行监测数据及节能计算分析

3.1系统运行监测数据

系统自2013年10月底完成改造并投产，一直运行稳定。根据历史记录统计，自2013年12月1日至2014年11月30日止，风机主要运行在两种工况下，即满负荷和怠速运行状态，满负荷运行时间约4 000 h，怠速运行时间约3 000 h，其他工况运行约300 h，总耗电量1.334 129×107kW·h。操作员站历史数据中典型的两种工况下风机电机相关运行参数详见表2。

表2　风机电机实际运行数据记录

3.2年节电率计算

如采用风机入口风门来调节烧结机的抽风量，虽然烧结机在不同工况下实际需要的抽风量变化极大，但是风机电机总输入功率在各种工况下变化不大，只是低抽风量工况下大部分能量白白浪费在了风门叶片处。工频时风机电机的运行电流按270 A，功率因数按0.86来计算，根据年统计数据，该台烧结机组年运行约7 300 h。

采用风门调节工频运行平均功率估算：

Pg=1.732×6 kV×270 A×0.86=2 413 kW。

工频运行年耗电量估算：

Py=Pg×7300 h=2413 kW×7300 h=1.761 49×107kW·h。

实际采用变频调速方式年耗电量为1.334 129×107kW·h，因此变频方式下烧结除尘主抽风机节电率为：(1.761 49-1.334 129)/1.761 49=25%。

4结语

设备投运一年多来，节能效果显著，而且风机、电机、供配电系统、控制系统等运行一直稳定可靠，满足了烧结机连续生产、尾气达标排放及系统节能降耗的目的，得到了用户的好评。根据国家相关节能减排新政，以及随着国家新的排放标准的实施，环保类新建项目从立项之初就应该考虑应用变频调速技术。类似的技术改造项目中，针对离心风机、水泵及压缩机等平方转矩型负载应优先考虑使用变频调速技术，逐步淘汰挡板门、阀门等机械调节方式，最大限度地减少能源消耗和污染物排放，提高社会及经济效益。

Application of Voltage Frequency Converter in Sintering Plant Dust Collection Project

PAN Tiancai

(SinosteelTianchengEnvironmentalProtectionScience&TechnologyCo.,LtdWuhan430205)

AbstractThis paper instroduces the application of the voltage frequency converter in dust collection fan in sinter plant secondary dust collection system of Isdemir. Through the calculation analysis and operation monitoring, the average power saving rate of the equipment can reach more than 25% and the purpose of saving energy and reducing consumption can be achieved.

Key Wordssinterfan of dust collectionvoltage frequency converter

作者简介潘天才，男，1993年毕业于东北大学工业电气自动化专业，现任职于中钢集团天澄环保科技股份有限公司，从事环保领域电气自动化专业的工程设计、调试、技术咨询等专业技术工作。

(收稿日期：2015-04-02)