高压变频器在冶金石化行业中的应用

2.2 浙江省衢州巨化硫酸厂冷却水循环泵的变频改造(化工行业泵)

浙江省衢州巨化硫酸厂是我国首批自己设计、制造、安装的重点硫酸生产企业，是浙江省最大的硫酸生产厂。在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却，冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门来控制水流量和管网压力，由于设备的选择都是按最大负荷情况来选型，在实际运行中设备留有较大的裕量，冷却水的流量与压力是通过冷却水循环泵出、入口联络管上的调节阀来进行调节，造成电动机运行效率较低，电能浪费。为降低企业生产成本，厂家领导经过反复论证，多方比较，决定选用我公司JD-BP37-280F型高压变频器对冷却水循环泵进行变频调速节能改造，以解决能源浪费问题。用户冷却水循环泵的电动机为6 kV/280 kW 异步电动机，额定转速985 r/min，水泵为500S-35单级双吸离心泵。冷却水循环泵工作原理如图6所示，3台循环泵两开一备。

变频器控制3#循环泵，2#、1#循环泵一开一备。现在以冷却水母管压力为给定量，根据工艺所需母管压力调节循环泵转速，压力信号取自主管网，目标压力值设定在0.24 Mpa 。电气设备改造一次回路图如图7所示。

设备改造工程于2005 年1 月完成，高压变频器一次试车成功，运行正常，运行频率在40 Hz 左右，保证了循环水的正常温度。

工频(50Hz)运行时，输入电压6 kV，输入电流数据为：

5月27日14:30输入电流23.8 A;

5月27日21:35输入电流26.4 A;

5月28日08:00输入电流25.2 A;

5月28日21:00输入电流24.8 A;

5月29日06:25输入电流24.1 A;

工频运行时，平均电流i1=24.86 A ，功率因数cos渍1 =0.85。

变频运行时，输入电压6 kV，运行频率和输入电流数据为：

5月27日11:00频率41.55 Hz，输入电流13.0A;

5月27日12:00频率41.55 Hz，输入电流13.1A;

5月27日13:00频率41.55 Hz，输入电流13.0A;

5月27日14:00频率41.55 Hz，输入电流13.2A;

变频运行时，平均电流i2=13.07 A , 功率因数cos渍2 =0.98。

每年节省用电=(i1cos渍1-i2cos渍2)×Ua×1.732×24×350=71.8万kW·h。

每年节省电费=71.8万kW·h×0.5元/kW·h=35.9万元。

由41 Hz 运行计算知，每年可以节电约71 万kW·h，节省电费约35.9 万元，变频运行时节电率达到40%。据统计设备运行频率在35 Hz就可以达到工艺要求的出水压力，而春冬秋三个季节设备完全可以在35 Hz运行，故节电率可达到50%左右。

2.3 通化钢铁集团高炉除尘风机的变频应用

通化钢铁集团有限责任公司是吉林省省属最大的国有工业企业和唯一的大型钢铁联合企业集团。

随着市场竞争的加剧，为提高产品市场占有率、竞争力，通化钢铁集团深化改革，加快一批项目建设，其中6#高炉(750 m3)为新建项目之一。6#高炉在建设中吸取了以前旧高炉经验，采用了大量先进的生产工艺，高炉除尘风机的变频控制就是先进工艺的典型应用。以前旧高炉除尘风机一般是工频运行或液力耦合器控制，浪费了大量的能源。经过多方考察，比较性价比，通化钢铁集团决定选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP38-800F(800 kW/10 kV)型高压变频器，通过双方技术人员的合作，共同制定了6#高炉除尘风机的变频控制方案。

高炉生产为周期性间断出铁，高炉在出铁时，产生大量棕红色烟尘，此时要求风机高速运行;在不出铁时，产生烟尘相对较少，只需要很低的转速。利用变频器根据高炉实际需要对除尘风机进行变频调速控制，既保证和改善了工艺,又达到了节能降耗的目的。

出铁时，变频器高速运行，运行频率定为45 Hz(可调);不出铁时，变频器低速运行，运行频率定为20 Hz(可调)。用户的风机型号为Y4-73，电机型号为

Y560-3-8 。高炉除尘风机工艺要求曲线如图8 所示。

图中：a～b 为风机升速时间，约1min(可调);

b～c 为高炉出铁时间，约20 min;

c～d为风机减速时间，约2 min(可调);

d～e为风机低速运行阶段。

该系统生产周期约为1 h，出铁时间为20 min，间隔约40min，系统配置电机额定电流为59.5 A，根据其它生产线的实际运行情况电机运行电流在55 A左右。

高炉出铁变频高速运行45 Hz时，电流为45 A左右，在20 Hz低速运行时，电流为15A左右。(一天中风机高速运行时间占40%，无停机时间)

P 变=1.732×10×(45×0.98×40%+15×0.98×60%)=458 kW

P 工=1 . 732×10×55×0 . 86=819 kW

节电率=(P 工-P 变)/ P 工×100%=44%

与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、过热等多项保护功能，对电机的保护更加完善。改造后的调速系统随着高炉生产除尘的需要，调节风机的转速，进而调节风机的风量，满足高炉生产工艺的需要，工作强度大大降低。

3 结语

我国基于IGBT 的功率单元串联式多电平高压变频调速技术的研究是与世界同步进行的。随着我国工业的快速发展，变频器的使用越来越广泛。风光高压变频调速器经过多年的现场运行证明，它用于驱动风机、泵类设备节电效果显著，性能稳定、可靠性高。既节约了能源，又满足了生产工艺要求，且大大减少了设备维护、维修费用，直接和间接经济效益十分显著。