前言

該項目新建三座1260M³的高爐，每座高爐年約出鐵100萬噸。根據環境要求，要對出高爐出鐵口產生大量的煙塵進行收集，煙塵是抽風機通過風道把煙塵抽走的形式來進行收集。根據工藝要求，煙塵出現存在間隙性，電機托動風機也當相應做高低速調整，此工藝應用變頻器對托動風機的電機進行控制。由于需進行多段速控制，對變頻器的加、減速性能、動態響應速度以及變頻器自身穩定性都存有嚴格要求。該項目三座高爐出鐵除塵風機電機功率為1400KW，電壓等級10KV。根據設計要求，變頻器放大一檔。此現場選用了標配1600KW電機的10KV高壓變頻器，型號為HD90-J100/2000-DN，整機配套手動旁路系統；在此應用現場， 匯川技術高壓變頻器性能穩定、優異，功能強大，為生產要求及節能降耗提供了卓越的變頻技術保障。

一、高爐工藝

   礦石和焦炭分批裝入高爐內并在高爐內呈有規律的分層分布。鼓風在風口區域與焦炭和煤粉燃燒產生高溫煤氣，高溫煤氣在向高爐上部流動過程中將氧化鐵還原成金屬鐵，使鐵礦石實現Fe-O分離；煤氣將攜帶的熱量將鐵和渣熔化并過熱，實現鐵與渣分離。分離后鐵水呈液相狀態，沸騰于爐體內，當達到一定量后，通過出鐵口將鐵水通過溝槽排出，倒入魚雷狀鐵水罐車中，運往下一個冶煉工藝現場。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰粉與石灰石等熔劑結煉成爐渣，從出渣口排出。這一完整過程，稱之為高爐煉鐵工藝。

二、高爐出鐵口除塵工藝

高爐出鐵時，鐵呈現液態，溫度達1600℃左右。高溫的鐵水會同空氣發生劇烈的化學反應會產生大量的煙氣，這些煙氣往往含有大量的硫、磷、炭及其它化學元素，一方面對現場操作的工人的健康非常造成危害，另一方面對生態環境造成了巨大的污染。這些煙氣主要產生在高爐的出鐵口和出鐵包位上方。高爐出鐵口的煙氣由于高爐爐內壓力大，正常生產時的熱風壓力一般在260KPa，因此當出鐵時煙氣往外噴的較遠，造成大量的煙氣直接上升到了出鐵場的屋頂，并從屋頂往外蔓延，嚴重影響環境，而且對現場操作人員的身體健康帶來很大危害。無論是出于環境的保護，還是對現場操作工人的健康保護，都必須做除塵處理。

收集的方式是置煙罩于煙塵發散空間上方，風道下端連續煙罩。當煙塵出現時，用風機把煙臺通過風道抽走，進行集中處理，以至于煙塵不會排放于大氣中。高爐出鐵口煙塵只有在高爐出鐵時才會出現，即而需要除塵。當需要除塵時，托動電機轉速加快，風量加大，盡快除塵。當出鐵口堵住，高爐不再出鐵時，即不需要除塵，這時電機轉速降低，處于低耗能狀態。根據除塵的工藝特點，對托動風機的電機要進行多段速變頻控制能夠實現高效率的節能。

三、高爐除塵匯川技術HD90高壓變頻器方案

   本方案選用匯川技術HD90系列高壓變頻器，控制風機托動電機。變頻器設置兩個段速，高速為45HZ，出塵時，風量加大，盡快除塵。當時出鐵口堵住，無煙塵排出時，電機維護25HZ，保持工藝要求的最低功耗下低速運轉。當從高速45HZ降至低速25HZ約需60秒，從25HZ升至45HZ約需79秒。

變頻器實現三地控制，即分別為本機人機界面控制、現場端子控制、DCS通過PROFIBUS通訊傳輸程控制。安全性高，響應速度快，操作便捷，抗干攏能力強。

匯川HD90-J100/2000-DN高壓變頻器

四、參數設置

調試大概步驟如下：

1、斷開電機側開關，上高壓電，查看HMI輸入電壓顯示為10000±500V；設置F0-08 = 10.00，運行，使用示波器測試核心板上輸入三相電壓UR，US，UT和輸出三相電壓VU，VV，VW，確認輸入輸出電壓相序正確（注：此處很重要！相序一定要確認正確。核心板上有對應電壓測試點），查看HMI輸出電壓為2000±200V；

2、設置F0-08 = 30.00，運行，查看HMI輸出電壓為6000±600V；設置F0-08 = 50.00，運行，查看HMI輸出電壓為10000±1000V；

3、接入高壓電機，空載運行。調整加速時間為12s，設置F0-17=12.0，F0-01=2（電壓開環矢量控制方式），F0-08=10.00，FA-30=5.0（過流點5%，若報錯，則過流保護正常，增加FA-30最大不超過100.0），運行，若無問題，逐漸增加F0-08至50.00，觀察輸入輸出電流是否正確；

4、停機，準備帶負載電機運行，調整加速時間為F0-17=80，降速時間為F0-08=100，頻率設為10HZ運行，無問題逐漸加到50HZ。觀察輸入輸出電流是否正確；

5，遠控控制啟停，給定頻率。無問題調試完畢。

五、采用匯川技術系統解決方案優點

5.1直接效益

改造后，靜態調試、空載調試、帶負荷調試都達到了設計要求。對變頻器在各種工況下進行了鑒定性測試。測試項目及結果是：

（1）功率因數測試：引風電機功率因數均在0.97以上；

（2）變頻器效率測試：變頻器效率在97%以上；

（3）變頻器對公用電網的諧波影響測試：測試10KV電網系統總畸變率1.38%—1.85%，符合國家標準小于3%的規定；

（4）變頻器頻率范圍和精度測試：變頻器頻率調節的范圍0—50HZ，靜態精度測試為0.01%—0.02%；

（5）變頻器節電效果測試：不同負載下測試燒結風機總的節電率，變頻運行與工頻運行相比保守計算平均節電率為20%以上。可見，節能效果是非常顯著的，特別是在長時間低負荷運行時，節電效果最佳更加顯著。

5.2間接效益

采用變頻調節，除了能夠節約大量能耗外，還具有如下優點：

（1）將運行風機改用變頻控制后，可徹底避免大功率電動機啟動時的沖擊力矩對電機的損壞。延長了電機和管道的檢修周期，減輕了檢修人員的維護工作量；

（2）提高了機組自動裝置的穩定性，為機組的經濟優化運行提供了可靠保證；

（3）風機的運行參數得到了改善，提高了運行效率。

（4）實現閉環自動控制后，提高了工作質量，減輕了勞動強度，可實現無人值班，節約管理費用。功率因數得以提高，可省去功率因數補償裝置；

（5）可實現空載軟啟動，啟動峰值電流和時間大為減少，避免了因大啟動電流造成的絕緣老化及由于較大電動力矩造成對電機的機械沖擊，延長了電機的壽命，減少了對電機的維護工作量；

（6）節流裝置全開，不僅達到了降耗節能的目的，同時還減小了管道系統的振動，使管道壓力波動減小，延長了管道的使用壽命和檢修周期及檢修的工作量，使系統運行穩定性得到改善；

（7）節流裝置全開，不參與流量調節，減少節流裝置的維護工作量；

（8）變頻調節性能優越，有利于實現分散控制系統改造，進一步提高系統的優化改造；采用變頻調節，電動機轉速降低使環境噪音影響得到大大改善。

結語：中國工業迅速發展，對能源的需求持續增長，熱量排放不斷加劇。而當前世界工業賴以需求的能源種類已非常有限，長期以來熱量排放已經對環境造成嚴重影響，相互矛盾顯得尤為突出，節能降耗是每一家工業企業都必須面對的現實。做為工業能耗大戶的鋼鐵行業更是應該首當其沖節能降耗。此次該公司在新建的三座高爐上出鐵除塵風機工藝上選配了匯川技術HD90系列高壓變頻器，一方面注重提高自動化程度，一方面注重節約能源。

匯川技術HD90高壓變頻器作為串聯于高壓電源及高壓電機之間的自動控制設備，現場應用安全性強、性能穩定、功能齊全，有效的保障了出鐵除塵風機安全、穩定運行，實現本機、現場、遠程三地控制，提高了生產自動化控制程度及操作安全性，最關鍵的是對電機高效節約電能，為企業帶來效益、為社會節省了寶貴的能源。