變頻節(jié)能在青鋼高線的應(yīng)用

作者：時間：2011-06-23 來源：網(wǎng)絡(luò)

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本文基于青島鋼鐵控股集團有限公司第二高速線材廠實施的風(fēng)冷線風(fēng)機電動機變頻改造，深入分析了這一改造項目為企業(yè)帶來的效益。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/178975.htm

　　青鋼第二高速線材廠風(fēng)冷線風(fēng)機采用離心式鼓風(fēng)機，其作用是對吐絲機吐出的盤卷按工藝要求進行冷卻，它根據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格和品種要求，送出不同風(fēng)量，結(jié)合不同產(chǎn)品規(guī)格和品種對應(yīng)的不同輥道速度，實現(xiàn)對盤卷的不同冷卻速率和效果，實現(xiàn)奧氏體向索氏體、珠光體的轉(zhuǎn)換，從而保證線材具有良好的力學(xué)性能、表面質(zhì)量和冷加工性能。全廠風(fēng)冷線2l臺離心式鼓風(fēng)機，電動機功率為l 0臺200 k W和11臺 132 k W。風(fēng)冷線風(fēng)機為離心式鼓風(fēng)機，其工作原理是電動機驅(qū)動軸承箱，再通過傳動機構(gòu)驅(qū)動風(fēng)機的風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的高壓風(fēng)通過風(fēng)道進入風(fēng)冷線，達到對風(fēng)冷線輥道上熱盤卷冷卻的目的。

　　1原設(shè)計風(fēng)冷線風(fēng)機存在的問題

　　第二高速線材廠原設(shè)計的風(fēng)冷線風(fēng)機運行過程中存在以下問題：

　　(1) 由于用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)風(fēng)量;

　　風(fēng)機全速運行時擋風(fēng)板阻力較大，很多能量消耗其上，做了無用功;

　　(2) 由于200 k W風(fēng)機電動機采用軟起動，不能頻繁起動因此事故率較高、影響時間較長;

　　(3) 32 k W風(fēng)機電動機采用直接起動，起動電流高，耗電量大，對變壓器造成較大沖擊;

　　(4) 由于采用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)風(fēng)量，而且是分擋調(diào)節(jié)，因此風(fēng)量不能連續(xù)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致品種鋼生產(chǎn)的局限性很大;

　　(5) 品種轉(zhuǎn)換時人工調(diào)節(jié)擋風(fēng)板需要 8～10 min ，降低了有效作業(yè)率;

　　(6) 直接起動造成機械振動大，經(jīng)常發(fā)生風(fēng)機設(shè)備事故而導(dǎo)致停車。為此，對風(fēng)冷線風(fēng)機電動機分兩期進行不停產(chǎn)變頻改造，業(yè)已完成的一期改造是l0臺200k W 風(fēng)機電動機，其型號為Y315L2-4，電壓380 V。

　　2 改造后變頻調(diào)速的特點及參數(shù)設(shè)置

　　變頻調(diào)速是通過改變電動機定子供電頻率來改變旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)速，是無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式。變頻調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置是變頻器，由它來提供變頻電源，本次改造采用AB公司的PowerFlex400系列22C.D460A103變頻器，因風(fēng)機、泵類一般無需采用專門變頻電動機，所以仍然使用原有電動機，降低了改造費用，運行情況良好。變頻調(diào)速的突出優(yōu)點是調(diào)速效率高，電源側(cè)功率因數(shù)提高，起動能耗低，調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)無級變速，動態(tài)響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)精度高，操作簡便。設(shè)計時選用AB變頻器全數(shù)字LCD操作面板安裝在柜門上，通過專用通信電纜與變頻器相連，通過它既可對變頻器進行調(diào)試，又可監(jiān)視變頻器的運行狀況和報警信息，還可進行變頻器起停和頻率設(shè)定;為方便值班人員操作，在柜門上安裝了電位器，使之與變頻器的模擬量給定輸入端相連。生產(chǎn)時根據(jù)不同鋼種、規(guī)格的線材生產(chǎn)工藝要求，需對頻率進行調(diào)節(jié)，頻率的設(shè)定既可以通過變頻柜柜門上的數(shù)字操作面板完成，又可以通過其上的電位器完成。二期改造后可實現(xiàn)操作員站的遠程操作，1 min內(nèi)就可實現(xiàn)l臺風(fēng)機的起、停和頻率轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)組成示意圖見圖1 ( 虛線部分是二期改造的遠程控制系統(tǒng))。其主要參數(shù)設(shè)定見表1.

3 經(jīng)濟效益分析

3． 1 節(jié)電效果

青鋼第二高速線材廠主要以生產(chǎn)胎圈鋼絲、鋼簾線等Φ5.5mm硬線產(chǎn)品為主，軋制Φ5.5mm硬線時工藝要求使用9臺風(fēng)機，改造前通過擋風(fēng)板調(diào)節(jié)風(fēng)量，風(fēng)門共7擋，工藝要求開在4擋，風(fēng)量與風(fēng)門開度近似成比例關(guān)系。由流體力學(xué)可知，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，即風(fēng)量與頻率成比例關(guān)系，因此，當(dāng)采用變頻調(diào)速后，風(fēng)門全開，對應(yīng)改造前4擋風(fēng)門風(fēng)量的頻率約為30Hz。

改造前電動機運行參數(shù)：運行頻50H z ，風(fēng)門開在4擋，電流260 A( 實測)，電動機功率因數(shù)0.9，則實際輸出功率為：√3× 0.38 x 260 x 0.9=1 5 4 ( k W) (1)

改造后電動機運行參數(shù)：風(fēng)門全開，運行頻率30Hz，電流145 A( 實測) ，電動機功率因數(shù)0 .9 ，則實際輸出功率為：√3× 0.3 8×1 4 5× 0.9= 8 6 ( k W)( 2 )

按90％的作業(yè)率計算，由式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) 可得，改造后 E t 節(jié)約電能： ( 154—8 6 )×0.9×2 4×9=13219．2 (kW•h) (3)

為保證Φ5mm的硬線C級質(zhì)量精度， 30#軋槽軋制噸數(shù)控制為300 t ， 28#和29#軋槽軋制噸數(shù)控制為400 t，所以每天換槽4—6次( 含日常檢修一次) ，每次時間 l 5—20mi n ，1d班中換槽時間平均為1.33h (不含日常檢修)。改造前由于不能實現(xiàn)頻繁起動且故障率較高，因此在班中正常換槽時，不停風(fēng)冷線風(fēng)機；改造后則可以停。僅此一項，比改造前每日可以節(jié)約的電能由式( 1 ) 結(jié)果可計算出：154×1．33×9=1843.4( k W·h ) ( 4)

第二高速線材廠Φ5mm硬線產(chǎn)品占總量70％，不計其余品種節(jié)電量，按青島市現(xiàn)行工業(yè)電價0.6 4 ( k W·h ) ( 稅前價)計算，1a節(jié)約電費：0.64×( 13219 .2+18434 )×30×12×0.7= 242..93( 萬元 ) ( 5)

一期改造設(shè)備費、電纜費、土建費總計約160萬元，因此實際投資回收期約為8個月.

3．2 工藝優(yōu)化效果

通過變頻可以很方便地將頻率設(shè)定為45 H z ，但風(fēng)機風(fēng)門則無法調(diào)在6.3擋.

　　現(xiàn)僅以一個參數(shù)為例(見表2) ，說明本次技術(shù)改造對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化程度。由表2可以看出，通過變頻可以很方便地將頻率設(shè)定為45 H z ，但風(fēng)機風(fēng)門則無法調(diào)在6.3擋.