某公司煉鋼廠3#、4#轉(zhuǎn)爐配有除塵風(fēng)機(jī)（1250kW/10kV）三臺，運(yùn)行方式為兩用一備，在改造前拖動電機(jī)與除塵風(fēng)機(jī)采用的是液力耦合器的調(diào)速方式，電機(jī)起動采用水電阻軟起動。

由于采用液力耦合器的調(diào)速運(yùn)行方式，系統(tǒng)使用和維護(hù)成本高，當(dāng)液力耦合器發(fā)生故障時，風(fēng)機(jī)將無法運(yùn)轉(zhuǎn)，只能停機(jī)維修，增加了設(shè)備的故障點(diǎn)。而且液力耦合器在調(diào)速過程中也會有一定的能量損耗。

液力耦合器具有調(diào)節(jié)范圍窄，回差大，遲滯性強(qiáng)，控制精度低，系統(tǒng)效率差，維修、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)，將液力耦合器的調(diào)速方式改為高壓變頻器的調(diào)速方式后，要把液力耦合器去掉，改用傳動軸將風(fēng)機(jī)軸與電機(jī)軸直聯(lián)，不僅可以更大程度的節(jié)約電能，而且可以減輕設(shè)備的維護(hù)工作量。

1、 除塵風(fēng)機(jī)高壓一次系統(tǒng)方案

煉鋼除塵風(fēng)機(jī)高壓一次系統(tǒng)圖

一次系統(tǒng)方案采用了二拖三手動旁路方案，即配備兩臺變頻器，通過刀閘切換達(dá)動用兩臺變頻設(shè)備可以同時傳動現(xiàn)場任何兩臺電機(jī)的目的。采用這種方案可以實(shí)現(xiàn)“一變一工一備”、“兩變一備”、“一工一變一備”、“兩工一備”四種運(yùn)行模式。

三臺風(fēng)機(jī)均可以處于變頻/工頻運(yùn)行狀態(tài)，每臺高壓電機(jī)在任一運(yùn)行模式下，系統(tǒng)具備完全的電氣、邏輯閉鎖和聯(lián)鎖雙重關(guān)系。此方案共有三臺單刀單擲刀閘（QS1~QS3）及三臺雙刀雙擲刀閘（QS4~QS9）組成，其中雙刀雙擲刀閘自帶機(jī)械互鎖，保證工頻電源不會直接接到變頻器輸出，保證變頻器的安全可靠。

QS7與QS9同理。QS5與QS6自帶機(jī)械互鎖，保證兩臺變頻器的輸出不會直接短路，造成嚴(yán)重事故。同時QS4與QS5，QS6與QS7，QS5與QS2，QS6與QS2之間都為電氣互鎖，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。為了保證安全運(yùn)行，將所有隔離開關(guān)的狀態(tài)點(diǎn)都分別送入變頻器，在隔離開關(guān)位置正確時才能啟動高壓變頻器。

這套方案在滿足三臺電機(jī)都能在變頻運(yùn)行的使用要求，而且節(jié)省了一臺變頻器的初期投資，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。該方案的缺點(diǎn)是當(dāng)一臺變頻器出現(xiàn)故障時，需要停車，切換刀閘位置后再重新啟動電機(jī)，而不能將備用風(fēng)機(jī)先開起來。該方案雖然有這一點(diǎn)不足，但根據(jù)煉鋼的生產(chǎn)工藝要求，這種操作方式還是可以的。

該方案保留了原來工頻系統(tǒng)的水電阻起動回路，當(dāng)有一臺變頻器故障時，可以采用水電阻起動設(shè)備，以工頻運(yùn)行。本方案把原有的三套水電阻全部保留，這樣就可以保證QS4和QS5、QS6和QS7的互鎖要求，如果三臺風(fēng)同共用一套水電阻，則在用備用電機(jī)的水電阻帶1#除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)時，需要將QS2、QS5、QS6刀閘同時合上。

由于變頻器的輸出電壓與頻率成正比關(guān)系，一旦QF3誤合，由于變頻器的輸出電壓與工頻電壓存在著電壓差，很容易發(fā)生事故，所以不推薦工頻回路采用一套水電阻通過刀閘切換來完成三臺電機(jī)的工頻起動。

本方案中水電阻電主回路直接接在QF1或QF3電源出線柜的下口，使水電阻在電機(jī)運(yùn)行時長期帶電，這樣可以避免水電阻在冬天時凍冰。

2、 除塵風(fēng)機(jī)變頻改造控制回路方案

2． 1控制電源

高壓變頻器采用的是交流220V控制電源，當(dāng)為變頻器提供的控制電源掉電時，變頻器可以通過內(nèi)部配置的UPS供電，UPS內(nèi)部貯存的電能可能使控制系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行約30分鐘的時間，同時變頻器會發(fā)出輕故障告警信號，提醒值班電工采取措施。

我們的方案為高壓變頻器提供了兩路交流電源，當(dāng)一路電源出現(xiàn)故障時，通過刀閘切換可以在很短的時間內(nèi)消除故障。因?yàn)楦邏号潆娛沂菬o人值守，所以為了當(dāng)變頻器故障時，能使值班電工盡快得到信息，我們把變頻器的故障報警信號節(jié)點(diǎn)接到高壓柜的綜保裝置上，通過變電站與子站的通訊網(wǎng)絡(luò)傳到變電站，通過后臺監(jiān)視報警畫面報警。

2． 2控制方式

高壓變頻器的控制方案采用PLC自動和手動兩種方式。正常運(yùn)行時，采用PLC自動運(yùn)行方式，當(dāng)PLC自動信號出現(xiàn)故障時，也可以采用手動的方式。煉鋼的除塵風(fēng)機(jī)根據(jù)煉鋼吹煉操作過程分別在高速和低速運(yùn)行。

煉鋼的周期約為30分鐘，在整個吹煉過程中，只有在吹氧的過程中，風(fēng)機(jī)需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時間約占總時間的一半，其余的時間風(fēng)機(jī)可以在低速運(yùn)行。針對這一工藝特點(diǎn)，變頻器的頻率控制只需要開關(guān)量節(jié)點(diǎn)來控制高、低速即可，PLC高、低速取的是下氧槍時高速，打到爐后低速。因?yàn)樵诖禑掃^程中，有時會有補(bǔ)吹，如果取下氧槍時高速，提氧槍低速，會在補(bǔ)吹或試槍時使變頻器頻繁加、減速，縮短變頻器及風(fēng)機(jī)和電機(jī)的使用壽命。

2.3與工頻系統(tǒng)互鎖

從本方案的系統(tǒng)圖中可以看出，QF1（QF3）在變頻回路相當(dāng)一個電源開關(guān)，而在工頻回路中它起著起動設(shè)備的作用。當(dāng)工頻起動時，QF1（QF3）開關(guān)閉合，接通電機(jī)主回路，同時它的輔助常開觸點(diǎn)閉合，給水電阻起動信號，水電阻動極板開始下降，電機(jī)起動，當(dāng)水電阻極板下降到位后，水電阻開關(guān)閉合，起動完成。

為了避免電機(jī)在變頻起動時，QF1（QF3）閉合后，水電阻隨動，必須把QF1（QF3）給水電阻的輔助接點(diǎn)的控制回路斷開?？梢圆捎棉D(zhuǎn)換開關(guān)的方法，即當(dāng)工頻起動時把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到工頻位置，轉(zhuǎn)換開關(guān)輔助點(diǎn)閉合，當(dāng)采用變頻起動方式時，把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到變頻位置。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀，但也存在著缺點(diǎn)：如果操作的工人由于疏忽，工頻起動時忘記把開關(guān)打到工頻位置，電機(jī)起動后，由于QF1（QF3）給水電阻提供節(jié)點(diǎn)的控制回路是斷開的，所以水電阻極板不會動作，從而水電阻的阻值在電機(jī)起動中一直處于最大狀態(tài)，而電機(jī)由于水電阻的分壓也一直保持在低轉(zhuǎn)速大電流的狀態(tài)，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，很容易使水電阻內(nèi)的電解液沸騰，水位下降，燒毀水電阻，嚴(yán)重時甚至造成短路事故。

所以在制定方案時為了避免這種情況，沒有采用轉(zhuǎn)換開關(guān)，而是采用了QS1（QS3）刀閘的常閉輔助點(diǎn)，當(dāng)采用風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻供電時，QS1（QS3）刀閘閉合，其輔助觸點(diǎn)斷開，切斷了QF1（QF3）開關(guān)控制水電阻起動柜的控制回路，當(dāng)風(fēng)機(jī)電機(jī)采用工頻回路供電時，QS1（QS3）回路常閉輔助節(jié)點(diǎn)閉合，接通水電阻控制回路，保證工頻起動時水電阻柜正常運(yùn)作。

3、 結(jié)論

通過高壓變頻器兩個月以來的運(yùn)行，證明了該方案是可行的，完全能滿足煉鋼生產(chǎn)的工藝需求和電氣倒閘操作的安全要求。煉鋼除塵風(fēng)機(jī)的變頻改造總體來說有以下優(yōu)點(diǎn)：

• 由于去掉了液力耦合器，設(shè)備的維護(hù)工作量大大減少。
• 根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求，高壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速高速設(shè)定為2200rpm，低速設(shè)定為1500rpm，經(jīng)過兩個月的測試，噸鋼耗電的節(jié)電率達(dá)到了51%，有效的節(jié)約了電能，降低了生產(chǎn)成本。
• 由于采用高壓變頻器后電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，電流減小，改變了電動機(jī)的運(yùn)行工況，所以電機(jī)的噪音和發(fā)熱得到有效改善，能夠延長電機(jī)的使用壽命。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“煉鋼除塵風(fēng)機(jī)高壓變頻改造方案分析”，作者為李彥超。）