烧结机机尾除尘风机高压变频节能技术的创新

　　1 前言
　　随着社会的发展，国家用电需求不断增加，电力资源已出现供不应求的局面，尤其在用电高峰期，供电部门往往要通过拉闸断等手段来限制用电量。失去电力的支持，一切生产将不能进行，无疑对企业来说是一个致命的打击。为了响应国家和政府“节能减排”的号召。我厂逐步对“用电大户”除尘风机进行了变频改造，我厂高压除尘风机好几十台通过变频改造实验逐步进行改造完成。为企业节能减排创造更多的财富。
　　莱钢型钢炼铁厂265系统机尾风机驱动电机功率为800KW，59.5A，电压等级10KV，转速743r/min，功率因数0.82，电机采用直接起动、工频运行。机尾除尘引风机长期处于运行状态，日常风门开度为90%，只有检修时才停机，每年需花费大量电费。
　　2 现状
　　风机依靠风门调节风量。风机风门执行器常常出现机械犯卡、手动和自动不能工作等原因，造成风机风门关不严，或无法正常打开，给除尘操作人员带来极大困难。风门关不严开机，极易使风机起动时，电机三相过负荷告警、三相过流动作。遇有特殊情况，如电机运行电流偏高时，唯一办法，只能减少风门开度，来实现降低负载运行电流，减少风门的开度而电机的额度功率是不变的，虽减少了风门开度，随之电量的消耗掉了。风门调节过程中，由于风机固有特性不变，仅仅靠关小风门的开度，人为地增大管路阻力来调节风量，这样不仅运行效率低，电能损耗大，同时，电机保持额定转速运行，转子叶轮磨损快，设备使用寿命缩短。
　　3 变频器调速节能原理
　　异步电机的转速n与频率f、电机转差率s、电机磁极对数p有如下关系：n=60f（1-s）/p （1-1），Q/Qo=n/no （1-2），M/Mo=（n/no）1 （1-3），N/No=（n/no）3 （1-4），n、Q、M、N、为调节变化的转速、流量、转矩、功率，no、Qo、Mo、N为额定转速、流量、转矩、功率。由（1-1）式可知，转速与频率成正比，只要改变频率即可改变电机转速；由（1-2）式可知，流量与转速的一次方成正比；由（1-3）式可知，转矩与转速的二次方成正比；由（1-4）式可知，输出功率与转速的三次方成正比。由此可见，当负荷变化而转速降低时，则输出功率将按三次方递减，变频器就是按照这种原理达到节能效果的。
　　4 改造方案
　　4.1 初步方案确定
　　在确定了实施后，我们进行了前后达三个多月的生产跟踪。对造成除尘风机能耗大的各种原因进行确认落实。
　　（1）通过改变定子绕组连接的方式来改变定子的极对数，使异步电机的同步转速60f/P发生变化。来达到调速目的。其属有级调速，而且调速级差大，从而限制了它的使用范围。
　　（2）串级调速是在绕线型感应电动机的转子电路中串入一个与转子电动势相反的附加电动势，用以减少转子电流，降低转子的转矩，从而达到调速的目的。调速效率高，可实现无级调速。但对电网干扰大、调速范围窄、功率因数也比较低、必须是绕线式转子。
　　（3）变频调速的优越性强，变频调速的优越性通过改变供电电源的频率实现，具有以下调速范围宽、效率最高、平滑性好、优良的动态特性和静态特性等优点。
　　基于上述特性，高压变频器特别适用于根据工艺要求需要对速度或流量进行控制的场合。根据节能目标30%计算，计划改造后一期机尾除尘引风机日耗能有功电度13440kWh以内。如果改造成功，再进行推广，以降低投资风险。
　　4.2 具体实施方案
　　高压柜控制回路改造：在原有高压柜端子基础上，保证原回路、功能完整，设计新的控制回路。实现变频器准备好高压柜才能合闸送电，变频器故障时高压柜实现跳闸断电。
　　故障信号远传：设立远方操作箱，远程起停电机、手动设定频率、了解故障信息。将故障信号传至集中监控以及时发现故障、及时处理。
　　控制方式为：由直接起动（工频起动）改为变频软起动（变频起动），10KV电源→10KV等级高压变频器→10KV高压电动机（图1），其中QF是用户高压开关柜的断路器；QS2、QS3是变频器内部手动旁路隔离刀闸，供变频运行操作；QS1是变频器内部手动旁路隔离刀闸，供工频操作；且QS1与QS2、QS3互锁，安全可靠。（图2）
　　5 经济效益评估
　　项目实施后，根据除尘工艺要求，设定变频输出频率20Hz～40Hz，升速、降速迅速，电机除尘效果良好。电机启动运行平稳，减少了启动电流对电机的冲击，降低风机叶轮的磨损，提高风机使用寿命和维护周期，不但节约了大量维修费用，还每年可节约电费191.29万元。
　　6 结语
　　变频改造大大降低了电力资源的消耗，提高了设备运行的安全指数，减少了维护费用。延长了电机等设备的运行寿命，减轻了轴承磨损程度提高了使用时间。提高了自动化控制水平，为莱钢高压风机专心提供重要的参考价值。