一、項(xiàng)目概況：

玉溪新興鋼鐵有限公司是昆鋼集團(tuán)實(shí)施省倍增計(jì)劃，充分利用玉溪地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)在紅塔區(qū)易地?cái)U(kuò)建的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。公司于2005年3月15日建成投產(chǎn)，主要產(chǎn)品有：方矩形連鑄坯、板坯、熱軋帶肋鋼筋、中寬帶等，產(chǎn)品暢銷云南、四川、重慶、廣東等市場(chǎng)。玉鋼在國家不斷完善市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制、加快改革開放和西部大開發(fā)的大好形勢(shì)下，抓住機(jī)遇，加速發(fā)展，廣泛吸收國內(nèi)外優(yōu)秀鋼鐵企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)，大力推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等工作，使鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨合理，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯著增強(qiáng)，在現(xiàn)代化、集約化、高效化的工業(yè)進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、為玉溪地區(qū)節(jié)能環(huán)保事業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)。其中變頻器應(yīng)用在60萬噸三段梁式鋼坯加熱爐上的風(fēng)機(jī)上，電機(jī)參數(shù)如下：

設(shè)備名稱	風(fēng)機(jī)規(guī)格型號(hào)	風(fēng)機(jī)額定容量	數(shù)量	配套電機(jī)技術(shù)參數(shù)
				電機(jī)型號(hào)	功率（kW）
加熱爐1#鼓風(fēng)機(jī)	9-26No16D(右90°)	69854m3/h	2	Y355M1-6	185
加熱爐空氣引風(fēng)機(jī)	Y9-38No16D（右90°)	104784m3/h	1	Y355M2-6	200
加熱爐煤氣引風(fēng)機(jī)	Y9-38No16D（右90°)	128069m3/h	1	Y355M4-6	250

二、生產(chǎn)工藝流程

中寬帶作業(yè)區(qū)采用三段梁式加熱爐，送風(fēng)量靠進(jìn)風(fēng)閥調(diào)節(jié)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為一用一備，24小時(shí)運(yùn)行。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度為70~80%，送風(fēng)壓力保持在4.5kPa左右，確保爐膛加熱溫度。在加熱熱鋼壞時(shí)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度為50~60%，送風(fēng)壓力保持在4.5kPa左右，在加熱爐保溫時(shí)送風(fēng)量需求更少，進(jìn)風(fēng)閥開度再相應(yīng)減小，送風(fēng)壓力保持在4.2kPa左右。，煤氣排煙和空氣排煙風(fēng)量靠進(jìn)風(fēng)閥調(diào)節(jié)。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時(shí)，煤氣排煙風(fēng)機(jī)空氣排煙進(jìn)風(fēng)閥開度為70~85%，在正常生產(chǎn)加熱熱鋼壞時(shí)，煤氣排煙風(fēng)機(jī)空氣排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度為50~60%，在加熱爐保溫時(shí)，則兩臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度則為30%?？諝馀艧燂L(fēng)機(jī)煤氣排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度根據(jù)軋鋼速度軋鋼大小做調(diào)整保證爐膛內(nèi)溫度的均恒，兩者的排煙溫度控制在100℃以內(nèi)，超180℃報(bào)警，加熱爐風(fēng)機(jī)工藝簡(jiǎn)圖如下：

三段梁式加熱爐鼓風(fēng)機(jī)、煤氣引風(fēng)機(jī)、空氣引風(fēng)機(jī)，因電機(jī)和風(fēng)機(jī)選型是以加熱爐最大生產(chǎn)能力來選配的，由于實(shí)際生產(chǎn)能力沒有達(dá)到最大生產(chǎn)能力長期以來均通過調(diào)節(jié)閘門、增加管網(wǎng)流體阻力的方法來實(shí)現(xiàn)流量控制，故系統(tǒng)效率低、功耗大、電能浪費(fèi)嚴(yán)重。由于生產(chǎn)正常時(shí)要求持續(xù)、穩(wěn)定的供風(fēng)，因此風(fēng)量、風(fēng)壓變化不大，此時(shí)可通過變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)消除節(jié)流損失，同時(shí)提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，雖然由于電動(dòng)機(jī)負(fù)載率的下降會(huì)使其運(yùn)行效率降低，但因風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率的下降幅度很大，電動(dòng)機(jī)的損耗也有所減少，最終使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率大幅度下降，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

三、改造方案：

1、變速調(diào)速原理：

按照電機(jī)學(xué)的基本原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速原理滿足如下關(guān)系式：

n=(1-s)60f/p

式中：P-電機(jī)極對(duì)數(shù)，F-電機(jī)運(yùn)行頻率；S-轉(zhuǎn)差。

從式中看出，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N1正比于電機(jī)的運(yùn)行頻率N，由于轉(zhuǎn)差S一般情況下比較小＜0.05，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速N約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N1，所以調(diào)節(jié)了電機(jī)的供電頻率F，就能改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

而改變頻率必須改變供電電壓，由交流電機(jī)成產(chǎn)的電磁關(guān)系式：

E=4.44fw?

式中：E-電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，f-定子頻率，w-繞組系數(shù)，?-氣隙主磁通。

對(duì)異頻電機(jī)調(diào)速時(shí)，希望主磁通?恒定，就u/f曲線保持恒定，所以改變頻率時(shí)，供電電壓也跟著變化。

2、風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電原理：

由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部流體的復(fù)雜性，單憑理論不能精確算出它們的性能。只能依靠流體力學(xué)中的相似理論，通過實(shí)驗(yàn)和模擬手段來計(jì)算風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況。把相似定律應(yīng)用于不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同一臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)，就可得到下式：

當(dāng)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速n、流量Q、壓力（揚(yáng)程）H、軸功率P的關(guān)系為：

                     

從上式可以看出，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以降低轉(zhuǎn)速可以大幅度減少耗電量。風(fēng)機(jī)的節(jié)電原理就是用調(diào)速裝置來代替風(fēng)門調(diào)節(jié)流量，減少節(jié)流損失，節(jié)約電能。風(fēng)機(jī)是用來傳送氣體的機(jī)械設(shè)備，風(fēng)機(jī)是把電動(dòng)機(jī)的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)械，它們的啟動(dòng)力矩都較小，負(fù)載輕，具有很大節(jié)能潛力。

3、改造方式：

加熱爐鼓風(fēng)機(jī)目前的控制方式主要根據(jù)加熱爐助燃風(fēng)量的需求，空氣引風(fēng)機(jī)、煤氣引風(fēng)機(jī)主要根據(jù)引風(fēng)溫度和爐膛溫度通過調(diào)整閥門開度來實(shí)現(xiàn)。由于助燃鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)工藝較為簡(jiǎn)單，沒有必要做閉環(huán)控制，改造方案考慮在采用變頻器后保持進(jìn)風(fēng)閥全開，根據(jù)生產(chǎn)需要人工操作調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時(shí)隨意改變引風(fēng)量，以適應(yīng)的變化，保持風(fēng)機(jī)的正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的。

此外，為了保證系統(tǒng)的可靠性，鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)現(xiàn)有的控制設(shè)備和運(yùn)行方式仍將保留，控制回路上設(shè)計(jì)工頻/變頻運(yùn)行切換選擇，工/變頻選擇由人工切換操作，實(shí)現(xiàn)助燃離心風(fēng)機(jī)在工頻或變頻運(yùn)行。因加熱爐鼓風(fēng)機(jī)為一用一備，變頻改造采用一拖二變頻控制方式，設(shè)置1#、2#風(fēng)機(jī)手動(dòng)切換功能。

主路電路圖

為降低值班工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改造后助燃鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的啟/停、工/變切換、調(diào)速控制均采用集中和遠(yuǎn)程兩地操作，沿用現(xiàn)有的PLC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的PLC模塊備用點(diǎn)，通過在燃控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)修改程序增加鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的調(diào)速操作功能和變頻器輸出頻率、輸出電流顯示功能。

四、運(yùn)行節(jié)電效果分析：

     以煤氣引風(fēng)機(jī)為例：

改造前煤氣引風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)是：

狀態(tài)	電流（A）	電壓（V）	cosΦ	功率（kW）	平均功率（kW）
加熱冷鋼坯時(shí)	235	370	0.79	120.5	171.2
	241	370	0.79	123.2
加熱熱鋼坯時(shí)	405	350	0.87	218.5
	413	354	0.87	222.4

改造后煤氣引風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)是：

狀態(tài)	電流（A）	電壓（V）	cosΦ	功率（kW）	平均功率（kW）
加熱冷鋼坯時(shí)	120	375	0.95	74.05	102.2
	125	375	0.95	77.13
加熱熱鋼坯時(shí)	210	370	0.95	127.84
	212	370	0.95	129.06

平均節(jié)電率達(dá)40%以上，約一年多就能回收成本。

五、應(yīng)用變頻器參生的其它效果：

1、維護(hù)量減少

     采用變頻調(diào)速后無論哪種工藝條件，隨時(shí)可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作，由于啟動(dòng)緩慢及轉(zhuǎn)速的降低相應(yīng)地延長了許多零部件的壽命，同時(shí)極大地減輕了對(duì)管道的沖擊，節(jié)約大量的維護(hù)費(fèi)用。

2、減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊

  采用變頻器后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長，對(duì)電網(wǎng)無沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷，有效地延長了電機(jī)的使用壽命。

3、改善了工作環(huán)境

在滿員了生產(chǎn)工藝要求下，通過降低了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低了風(fēng)機(jī)的燥聲，特別是在加熱爐換相時(shí)負(fù)載突變參生巨大燥音，通過變頻器的電流限幅功能降低負(fù)載突變時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)燥聲降低相當(dāng)明顯。大大改善了員工工作環(huán)境。