（邢台职业技术学院电气工程系，河北邢台054035机中的应用。通过变频调速系统的改造，实现了转炉除尘风机的高效运行，达到了节能降耗的目的。

　　1979―），女，河北邢台市人，邢台职业技术学院电气工程系，助教。

　　在炼钢厂转炉中，除尘风机是除尘净化系统的动力中枢，一旦除尘风机不能正常运行，不但影响生产，造成巨大的经济损失，还有可能威胁到现场人员的安全。

　　除尘风机在运行过程中需要调速。传统方法是采用液力耦合器调速，这种调速方法是电机转速不变，通过人工手动改变风口的大小来调节风速流量，速度调节不准确，所以该种调速方法不但费时费力，效率低，而且由于电机转速不变，耗能较大。

　　而采用高压变频器调速的方法是，不改变风口的大小，而是通过改变风机的转速来调节风速流量，并且通过PLC控制变频器还能进行自动精确的速度调节，因此该种调速方法克服了液力耦合器调速的缺点。德龙钢铁有限公司炼钢厂就是采用高压变频技术对转炉除尘风机进行技术改造的。

　　转炉吹炼过程中，炉口会排出大量棕红色烟气，烟气温度高，含有易燃气体和金属颗粒，按照我国1996年颁布的大气污染物综合排放标准（GB16297-1996），对烟气必须冷却、净化，由引风机将其排至烟囱放散或输送到煤气回收系统中备用。

　　由于转炉周期性间断吹氧，为满足节能和环保需要，要求风机在整个炼钢工作周期内变速运行，吹炼工艺周期吹氧时高速运行，不吹氧时低速运行。吹炼工艺周期如所示。

　　A到B为兑铁加废钢时间；B到C为风机提速时间，可以调节；C到D为吹炼时间；D点风机开始减速；D到E为倒炉测温取样时间；E到F为出钢时间；F到G为溅渣时间。

　　整个吹炼周期约40分钟，其中高速时间（C到D）约20分钟，高速定为44Hz，可以调节；低速定为10Hz，也可调节。

　　二、风机调速控制节电原理根据流体力学原理可知，风量Q与转速n成正比，电机的轴功率P与转速n三次方成正比。

　　即：Qi为风机额定风量，叫为电机额定转速，P为电机额定功率。

　　设风机效率为定值，当风量降到Qi的80%时，即转速降到ni的80%时，由式（3）可求得其轴功率为：P轴=0.512P1/nF，nF为风机的效率。当风量降到50%Q1时，即转速相应降到50%叫时，由式（3）可求得其轴功率为P轴=0.125P1/nF计算结果表明，当工艺要求减小风量时，如果使风机转速降低，不仅可满足工艺要求，而且可使电机轴功率大幅降低，从而节省大量电力；如果采用人工调节阀门来减小风量，虽然也能达到工艺要求，但是电机转速没变，电机轴功率并未下降。根据理论计算，两者相比较，当Q降到额定Q1的80%时，转速控制方法比调节阀门节电近49%；当Q降到额定Q1的50%时，转速控制方法比调节阀门可节电达87.5%.变频调速改造方案由交流异步电动机的转速公式n=60f（1-s）/p可知，改变电机转速有三种方法：即改变转差率s、极对数p、电源频率f.前者是绕线型电机的调速方法，后两者是笼型电动机的调速方法。采用变转差率调速，能量损耗较大；采用变极调速，电机造价高，通常只能得到两种转速；而采用变频调速，不但节能、电机造价低，而且能得到多种转速。在这里我们采用了高压变频调速系统，整个系统方框图如所示。

　　单元模块原理图基于生产工艺和保障安全运行两方面考虑，对变频调速系统的主要要求如下：要求变频器具有高可靠性，长期运行无故障；要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行；调速范围要大，效率要高；具有逻辑控制能力，可以自动按照吹氧周期升降速；有共振点跳装置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘震。

　　经过多方调研、比较，德龙钢铁有限公司最后决定采用日本东芝三菱公司的TMDrive-MV-6-6-1810型号高压变频器进行改造。

　　高压变频器型式很多，实际改造中选用的是单元串联多电平变频器，它直接输出6kV正弦波电压，属于高一高电压源型变频器。该变频器的核心部分是功率单元模块，其原理图如所示。在功率单元模块中，三相电源经整流、逆变，得到单相变频电源。每个功率单元模块实际相当于一个单相低压变频器。

　　变频器的主接线如所示，6kV电源经移相变压器后，输出多组不同相位的低压三相电源，每组三相电源各驱动一块功率单元模块。多个功率单元模块分成三组，每组进行输出串联，从而得到三相高压电源。

　　变频器主接线图给出了五级功率单元模块串联的例子。每块功率单元模块输出电压690V，每相五块功率单元模块输出串联叠加，输出线电压6kV.各个功率单元模块采用移相PWM技术，使总输出达到完美正弦波。如所示，相互串联的AiA5功率单元模块输出波形相似，但保持一定的相移，模块输出相互叠加后，形成正弦波Ua.四、系统的特点采用此高压变频调速系统具有以下优点：提高了电机的效率和COSO值。变频器的使用，大幅度提高了电机的效率，使用该变频器后COSO值在0.96以上，大大高于传统的系统；软启动功能。电动机实现了真正的软启动、软停运，使风机工作平稳，风机轴磨损减少，延长了电动机、风机、除尘器的使用寿命；调速范围宽，调速精度高。除尘风机的风量根据工艺要求的变化，与过去液力耦合器调节相比较，采用变频拖动风机可以在（250）HZ范围内任意调解，调节精度高，调节频率波动可保持在（0.10.01）HZ范围内，便于实现除尘系统自动化控制；改善环境，降低噪音。同液力耦合器比较，在加速期间大大减小了噪声，消弱了噪声污染。

　　另外，变频器的使用彻底解决了液力耦合器漏油的现象，大大改善了工作环境。

　　采用高压变频调速和液力耦合器调速相比，吨钢除尘电耗量节能数据见表1.表1吨钢除尘电耗量节能数据调速设备电量消耗（KWh）钢产量（t）吨钢除尘电耗（KWh/t）液力耦合器高压变频器同液力耦合器比较，高压变频调速吨钢除尘电耗减少了3.008KWh，节电率为36.66%.本转炉年产钢量为120万吨，若电价按0.478元/KWh计万元。

　　从改造后的运行情况来看，高压大功率变频器在德龙钢铁有限公司炼钢厂转炉除尘风机上的应用是非常成功的。它满足了生产工艺的要求，节能效果显著，而且运行稳定。