交流变频技术是电气传动现代化发展的必然趋势，它不仅调速曲线平滑，调速范围广，效益高，起动电流小，运行平稳，而且节能效果好，是风机、泵类设备的最佳节能技术之一，尤其是大功率设备，节能可达30%以上。目前，变频调速技术正广泛应用于低压（380V）电动机，但在中压（3000~10000V）、高压（0 000V以上）电动机上尚未得到推广，其主要原因是目前的功率电子器件耐压性能不高，制约了中、高压变频器的发展，大多数国内用户对其性能和可靠性心存疑虑，不敢大胆采用，少数应用也多选用国外品牌，如西门子、罗克韦尔、ABB等转炉炼钢具有周期性和连续性的特点，生产一炉钢需要30~45mn其中供氧（吹炼）过程为15~20mn―半以上为非吹炼时间，此时风机不需要高速运行，若将其切换至低速节能状态，可节省大量能源，同时减少设备损耗，对提高设备利用率也十分有益。目前，国内转炉一次除尘多采用液力耦合器，但由于存在转差损耗等，节能效果不理想，且设备故障率较高。宣钢炼铁厂在去年兴建的120T转炉中，采用了西门子罗宾康完美无谐波变频器。整个系统操作简单，工作稳定，完全满足转炉炼钢工艺的要求，并在节能降耗方面效果显著。

　　1系统结构及特点西门子罗宾康完美无谐波变频器具有以下显著特点：（1）高性能矢量控制和无速度传感器矢量控制，开环转速精度达0.5%，起动力矩超过150%；（2）性能优异，输入和输出谐波极少（18脉冲整流、7电平逆变），高高结构，输入符合EEE519-1992的要求，并高于中国国家标准GB1454943对谐波失真的要求；（3）适应电网波动要求，电网电压下降至55%时，变频器仍能继续工作而不跳机；（4）30%~100%的负载变化情况内可达到或超过095的功率因数；（5）变频装置对输出电缆长度无任何要求，对电机也没有特殊要求；（6）变频装置输出波形，转矩脉动小于01%，同时避免风机喘振或水泵水锤现象，可以自动跳过共振点；（7）变频器最大可承受45%的电网电压下降；（8）瞬时失电5个周期可满载运行不跳闸，轻载时时间可更长。

　　2工艺特点炼钢的工艺过程和风机特性是选择变频器的主要原因。

　　炼钢的工艺过程。炼钢厂顶底复吹转炉，在吹炼过程中炉膛内产生大量烟气，用风机抽取烟气经一文、二文水过滤除尘。大部分国内厂家采用液力耦合器降低电能，但效果不佳；如果采用变频调速，通过网络通信，可根据炉前吹炼状况及时改变风机转速来调节输出风量，不但方便有效，还可节省大量电能。

　　风机的工作特性。与风门控制相比，调速控制具有明显的节能效果，通过风机的特性曲线（珂以说明其节能原理。图中，曲线1为风机在恒速（n）下的风压风量（H-Q）特性，曲线2为管网风阻特性（风门开度全开）。设工作点为A输出风量Q为100%，此时风机轴功率N与QH的乘积面积ahoq成正比。

　　根据工艺要求，风量需从Q降至Q，有两种控制方法。一种是风门控制，风机转速不变，调节风门（开度减小）即增加管网阻力，使管网阻力特性变为曲线3系统工作点由A移到B由可见，风压反而增加，轴功率N与面积EHQ成正比，减少不多。另一种是调速控制，风机转速由n降到n根据风机参数的比例定律，画出在转速n下的风压风量（H-Q）特性，如曲线4工作点由原来的A点移到C点。可见在相同风量Q的情况下，风压H大幅降低，功率N与面积CHQ成正比，显著减少，节省的功率损耗an与qah的乘积面积成正比，节能效果十分明显。

　　由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。当风量减少，风机转速下降时，其功率低很多。例如，风量下降到80%，转速也下降到80%，轴功率将下降到额定功率的51%.如果风量下降到50%，功率将下降到额定功率的125%.考虑到附加控制装置效率的影响，这个节电数位也很可观。

　　问题在于改变风机转速，即改变交流电动机转速，实现高效率调速控制。新型功率电子装置――变频器是实现调速控制的最佳设备。

　　3系统调试过程风机在起动过程中，其阻力矩随着转速的上升而迅速上升。当起动完毕后，阻力矩达0609M，e而转炉风机起动初期，由于滑动轴承中的油膜尚未形成，呈现的静摩擦阻力矩较动摩擦阻力矩大，并且在运行环境中，C等气体残污粘结，也影响了电动机的起动转矩。由于风机是单吸双支撑结构，起动时轴向力较大，在短时间内风机很难快速起动，有时过流30%可持续10s以上，因此经常造成变频器过负荷保护性停机。针对这一状况，做以下调整。

　　增加起动时间，减少起动负荷。起机一般都在转炉吹炼之前，此时管路内的空气为冷态（冷态空气密度比热态空气密度要大）达到相同出口风量时，势必会多做功，系统负荷加重。为减少风量，将机前调节阀开度打到允许范围内的最小程度，约10°转炉二文喉口调节阀设定为12°整个起动过程中风机入口风量可控制在20由于风机起动时工况比较特殊，在此期间会发生短时电流超过额定电流约1.3倍（额定电流为175A峰值电流为210A）经多方查证得出这是变频器允许的。变频器对短时过电流的保持时间可做调节，最大值为30S经过反复试验，12唧可完全满足需要。）由于高压电网经常波动，使得变频器常出现35IV过电压故障，需进行内部复位，将变频器输入电压范围由原来的士5%改为士10%后，故障消除。

　　（4）由于PL系统选用的是施耐德公司的产品，而变频器是西门子厂家生产。在投产初期，经常会出现通信连接不上等问题，使得变频器必须直接从操作台上获取风机的高/氏速开关量信号，实现对风机的高/氏速转换控制。由于这样操作工相当于手动控制，而且还必须由炉前操作工通知当前转炉的生产状态，才能进行相应地手动高/低速转换动作，给生产带来了很大不便。针对这一问题，购买了一块第三方网桥模块，通过对该模块的配置，建立了以网桥为主站，变频器为从站的通信模式，这样在原来的控制程序中只需作相应的简单配置，PL将采集到的信号进行内部处理后向变频器发出运转指令，变频器经过处理实现风机的高/氏速调速过程，从而完成了西门子变频器与施耐德PC之间的通信，实现风机随转炉兑铁和出钢完毕的高/氏速自动转换。整个过程无需人工干预，不仅降低了操作工的劳动强度，同时也为后来的转炉煤气自动回收提供了条件。

　　应用效果：限制了起动电流，减少了起动时的峰值功率损耗；改善电网功率因数，变频器可使系统功率因数保持在0 95以上；消除电动机起停时机械的冲击，延长使用寿命，减少维护量；系统压力降低，缓解管道的压力和密封等条件，延长使用寿命；电机和风机运转速度下降，润滑条件、传动装置的故障率下降。完美无谐波变频器输出的波形与正弦波非常相近，而且dv/d1幅值小，不必设置输出滤波器，就可以使用原有的普通旧国产异步电机。

　　4效益分析吹炼时，风机运行速度为1电流平均值1=100A非吹炼时，风机运行速度为600r/mn电机电流平均值I =40A风机每年运行时间330天。

　　连续生产时，每炉吹炼周期为35mn其中17min为吹炼时间，18mn为等待时间。一台转炉每天平均生产40炉钢，则风机高速时（吹炼状态）电机消耗平均功率：风机低速时（非吹炼状态）电机消耗平均功率为：不采用变频器，用电量与风机始终高速运行相差无几，为：一台风机一年节省的电能海度电0 5结语120转炉一次除尘系统投入变频器后，实现了风机的高/氏速自动转换过程，由于变频器的高可靠性使得一次除尘系统故障率降低，明显减少了转炉停吹的次数。在国内同类型钢厂中，采用变频器进行调速的钢厂比未采用变频器实现调速的钢厂由于风机原因每天减少的停吹时间为20mn在很大程度上说明将变频器应用于调速系统具有推广应用价值。

　　中文核心期刊中国学术期刊（光盘版）全国优秀科技期刊中国科学引文数据库来源期刊中国学术期刊综合评价数据库来源期刊信箱。eec