1、高壓變頻器控制原理
煉鋼一次除塵風(fēng)機高壓變頻器采用交-直-交高壓方式，高壓變頻器每相由8個功率單元串聯(lián)而成，各個功率單元由輸入隔離變壓器的二次隔離線圈分別供電，功率單元為交-直-交結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個三相輸入、單相輸出的低壓電壓源型變頻器，主電路開關(guān)器件為IGBT。功率單元由主電路包含整流濾波電路，逆變電路，旁通電路三部分。功率單元的輸入額定電壓AC750V，經(jīng)熔斷器進入三相整流橋整流，經(jīng)電解電容濾波，變?yōu)橹绷麟?逆變電路由四只IGBT組成單相全橋逆變電路。將直流電變?yōu)镾PWM波輸出。
旁通電路由一個單相橋整流和一只可控硅組成，旁通電路的作用是在功率單元發(fā)生某些故障時，把四只IGBT全部關(guān)閉，故障單元不再有輸出波形，此時把旁通的可控硅打開，使外電路電流流過本功率單元時通行無阻，旁通整流橋為交流電流提供通路。功率單元串聯(lián)多電平PWM電壓源型變頻器?？刂齐娐酚晒庑盘柾ㄐ烹娐贰GBT驅(qū)動保護電路、可控硅驅(qū)動電路、故障檢測電路等組成，變頻器主控制器與功率單元之間的信號傳輸采用光纖，具有良好的抗電磁干擾性能，功率單元IGBT的驅(qū)動信號來自于變頻器主控制器。
2、調(diào)速系統(tǒng)的改進
⑴為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行及達到好的節(jié)電效果，風(fēng)機傳動采用高壓變頻器進行控制，風(fēng)機傳動設(shè)備變頻改造時拆除電動機與風(fēng)機之間的液力偶合器，對電機基礎(chǔ)進行改造，將原基礎(chǔ)打去-1000mm至鋼筋網(wǎng)層，重新焊接鋼筋制作澆筑基礎(chǔ)，電機前移與風(fēng)機直接相連。
⑵變頻調(diào)速系統(tǒng)和現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)進行通訊連接，從現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)發(fā)出變頻器的啟動、停機等信號進行協(xié)調(diào)控制，根據(jù)運行工況按設(shè)定頻率，實現(xiàn)對風(fēng)機電動機轉(zhuǎn)速的控制。變頻器具有非常完善的自診斷和保護功能，變頻器有過電壓、過電流、欠電壓、缺相，變頻器過載、變頻器過熱、電機過載、輸出接地、輸出短路等保護功能，變頻器配備漢字顯示的液晶顯示屏，可實現(xiàn)變頻器參數(shù)設(shè)定和顯示電機電壓、電流、頻率等狀態(tài)參數(shù);一旦變頻器發(fā)生故障，進入保護狀態(tài)，系統(tǒng)自動記錄故障原因、故障位置及發(fā)生故障時變頻器各狀態(tài)參數(shù)，便于故障排除。
3、運行分析
轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機在改造前，風(fēng)機高速運行在1250r/min，電機功率因素0.88，風(fēng)機電機電流120A左右，風(fēng)機低速運行在500r/min，風(fēng)機電機電流40A左右，自2011年6月至2012年8月轉(zhuǎn)爐一次除塵三臺風(fēng)機電機采用高壓變頻器控制系統(tǒng)投入運行后，風(fēng)機高速運行時電機電流在97A左右，風(fēng)機低速運行時電機電流在6A左右，功率因素0.98，具體參數(shù)見表1。
4、節(jié)能計算
一座轉(zhuǎn)爐每天平均冶煉32爐，每爐平均冶煉時間35min，一個冶煉周期中，吹氧冶煉時間16min，兌鐵時間3min，風(fēng)機需高速運轉(zhuǎn)1250r/min，高速運行時間在19min，風(fēng)機變頻改造前后高速狀態(tài)下電機電流差120-97=23A，電壓10kV，風(fēng)機電機在高速狀態(tài)下每天節(jié)省電量為(23×10)×(32×19)/60=2331kWh。一個冶煉周期中，出鋼過程中需低速運轉(zhuǎn)在500r/min，每爐鋼低速運行時間約16min，風(fēng)機變頻改造前后低速狀態(tài)下電機電流差40-6=34A，電壓10kV，一臺風(fēng)機電機在低速狀態(tài)下每天節(jié)省電量約為:(34×10)×(32×16)/60=2901kWh。一臺除塵風(fēng)機在變頻器調(diào)速運行，每天節(jié)省電量約為2331+2901=5232kWh。一臺風(fēng)機全年運行時間按340天計算，電費成本為0.37元/度，一臺除塵風(fēng)機全年節(jié)省電費約為=5232×340×0.37=65.82萬元。三臺除塵風(fēng)機在變頻調(diào)速運行后，全年節(jié)省電費約為=3×65.82=197.46萬元。
5、結(jié)語
酒鋼碳鋼薄板廠轉(zhuǎn)爐一次除塵風(fēng)機變頻器自2011年投運以來，風(fēng)機運行穩(wěn)定，變頻器功率因數(shù)可達0.96以上，緩解了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，同時也降低了風(fēng)機電耗和維護成本，提高了自動化程度和電機保護功能，降低了風(fēng)機故障時間和檢修工作量，提升了設(shè)備綜合效益。
