空—水冷却系统在烧结厂的应用

摘 要：近年来钢铁行业的竞争愈发激烈，迫于节能降本，高压变频器在大型风机、大型水泵等设备上应用越来越多。随着高压变频器的推广，高压变频器短路、爆炸等事故也不断增加。尤其在烧结厂环境差、灰尘多、温度高的生产场所，如何维护，如何改善高压变频设备运行环境成为高压变频器运行是否稳定的重要因素。经过实践证明，空-水冷却系统结构简单、使用效率高、节能且环保，符合烧结厂环境使用要求。

关键词：空-水冷却系统；烧结；高压；变频器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.014

随着高压变频器技术的应用与推广，其优点也逐渐显现。现在日照钢铁烧结厂已有多处应用，2*360烧结机余热发电1#循环风机、2#循环风机、600平米烧结1-4#四台主抽风机、4台环冷机冷却风机均采用了高压变频器，但由于烧结厂的运行环境较差，加上变频器功率大、产生热量多，冷却方式不能满足使用条件，导致高压变频器故障频发。600平米环冷风机原来采用两台10P的空调进行降温，由于热量大，环境差，空调不堪重负，使变频器运行也得不到可靠保障，导致变频器两年内发生多起故障，而影响烧结系统正常生产；2*360烧结机余热发电1#循环风机、2#循环风机使用空-水冷却系统现已运行4年，设备运行稳定，平时只需进行简单的清灰，至今变频器未发生过一次故障。

1 高压变频器应用优点

（1）高压变频器使用的主要优点是省电、节能。高压电机在启动过程中电流是正常运行电流的4至10倍，电能损耗极大，使用变频器启动避免了大电流能耗；其次，烧结机生产时根据工艺的要求需不断调整风门以改变风量的大小，控制烟道负压，当风门开度较低时，电机一直运行在工频电压下，造成电能的浪费，导致提高了烧结矿成本。

（2）使用变频器启动，对电机和风机都起到很好的保护作用。电机启动时，启动电流大，约4～10倍额定电流，对电机绝缘造成损伤，对风机造成机械伤害，严重影响电机及风机寿命。而增加变频器后，可以实现平滑起动，不产生大的冲击力，从而延长设备使用寿命。

（3）在电机启动时，不会对电网造成冲击。使用变频器电机实现了软启动，电机电流缓慢升高，电网电压不会由于大电机的启动造成波动，保护了电网的平稳运行和供电质量。

（4）提高功率因数。电压源型变频器功率因数可达0.96，采用变频调速启动系统后，不需无功补偿装置就能满足电网要求，提高了电网功率因数。

（5）对高压电机的保护完善并提供故障自诊断功能。变频器对电机的保护比较完善可靠，发生接地故障、过负荷故障、短路故障、低电压故障等其它故障时均能得到可靠保护。

2 空-水冷却系统工作原理

（1）其主要工作原理是：利用高压电机上配置的空水冷却器类似的原理，巧妙地移植到高压变频器上。在变频器室墙上安装冷凝器（空-水换热装置），冷凝器内通过循环水给高压变频器产生的热空气进行冷却；冷水流入冷凝器，通过空冷器进行热交换后的热水流至冷却塔进行降温，然后再流入冷凝器形成水循环。高压变频器产生的热气，汇聚于变频器柜上方，通过内部装有风机的风道将热风引到空冷器进行冷却，冷却后的冷空气吹向高压变频器的进气口，完成变频器的内部风循环。保证循环水的冷水温度在低于33℃时，即可使高压变频器室内的环境温度保持在40℃以下。

（2）同时，由于变频器室完全封闭，室内环境与室外隔离，保持室内不进入灰尘，对变频器设备运行保持良好环境，卫生易打扫，设备故障率大大降低，设备维护量从而减小；变频器空气循环与冷却水循环两系统完全隔离，解除了漏水造成设备短路，放炮等风险，使用安全可靠性高。空-水冷却系统结构原理图如图1：

3 空-水冷却系统具有以下几个方面的特点

（1）三、空-水冷却系统结构简单、安装方便。可提前制作配套风道组件，集中制作，现场组装，在变频器柜上方将风道直接引至室外，结构紧凑，方便组装。（2）设备维护成本较低，一次性投资后，可免维护运行，与同等风量的空调相比，成本低至一半以下。（3）当循环水系统出现故障时，可采用通风降温，运行方式易切换，不影响设备运行。（4）初始投资较低，节约成本。冷却电耗指标远远低于空调冷却，避免了电能消耗。（5）延长了高压变频器的使用寿命。可靠的运行环境，低温、少尘对电气系统运行提供了可靠保障，大大的降低了变频器故障，节约了维修成本及人力成本。（6）空冷器设备本身故障率低、运行可靠；一旦冷却系统故障，可关通过阀门控制，将变频器产生的热风直接排到变频器室外，吸进冷空气实现开放式循环降温，从而大大提高了变频器安全和可靠性。

4 设备维护经验

使用空调降温的高压变频器室，空调负荷较大，维护量大，空调一旦出现故障，变频器室内温度升高，变频器电子元件运行变得不稳定，误报故障停机偶尔发生，2*360烧结机余热发电1#循环风机、2#循环风机使用空-水冷却系统，在最初改造后存在一些问题需大家注意，（1）循环用的冷却水温度要低，不然达不到预想的效果，本设备使用的是新水，在余热补水前先经过空-水冷却系统的冷凝器，此运行方式是前提有用新水的设备；否则对冷却塔的要求较高。（2）需定期清洗滤网，否则影响风量。（3）配电室要封堵严密，让设备运行在密闭的环境中，必要时安装双层门窗，对穿墙空洞用密封胶密封好，这样高压变频器两三个月清扫一次，几乎可以免维护运行。

5 结束语

综上所述，要在钢铁企业“寒冬”的严峻形势中取得竞争优势，实现在有限的经济效益中持续发展，必须不断的探索、改进设备，降低运行成本，高压变频器在初始投资是费用较高，但在长期受益上来讲是值得的；而空-水冷却系统作为辅助设备起到了关键作用，在冶金企业中的应用也越来越普遍。

参考文献：

[1]刘辛酉.烧结主抽风机变频改造技术应用[J].2012（04）.

[2]朱明.高压变频器在烧结机主抽风机上的应用[J].2011（05）.

作者简介：王占辉（1980-），河北石家庄人，专科，电气工程师，助理工程師，研究方向：电气及自动化。