中压变频器的应用往往处在工艺中非常重要的位置,因此如何让其安全高效地运行成为钢铁企业关注的焦点。
鞍山钢铁集团公司是中国特大型国有企业。目前能够生产700多个品种、25000多个规格的钢材产品,并通过了iso9002质量体系认证,船用钢通过9国船级社认证,石油管通过api认证。2006年鞍钢将形成以汽车板、家电板、集装箱板、管线钢、冷轧硅钢等为主导产品的1600万t钢精品板材基地。
一、项目应用背景
鞍钢二炼钢2#转炉一次除尘风机原来采用液力耦合器调速,运行中发现存在如下问题:
采用液力耦合器时,在低速向高速运行过程中,延迟性较明显,不能快速响应,同时这时候的电流较大,如整定不好会引起跳闸,影响系统稳定性。
液力耦合器本身控制精度差,调速范围窄,通常在40%~90%之间。
电机直接起动时,冲击电流较大,影响电网的稳定性。
在高速运行时,液力耦合器有丢转现象。
液力耦合在调速运行时产生机械损耗和转差损耗,效率较低,造成电能浪费。
液力耦合器工作时通过一导管调整工作腔的充液量,从而改变传递扭矩和输出转速来满足工况要求;因此,对工作腔及供油系统需经常维护及检修。液力耦合器经过一段时间使用,维护比较麻烦。
液力耦合器出现故障时,无法再用其他方式使其拖动的风机继续运行,必须停机检修。
耦合器运行时间稍长,就会严重漏油,对环境污染大,地面也被油严重污蚀。
风机和电机的运行噪声大,达到90db左右,严重影响操作人员的身体健康。
由于液力耦合器自身的技术特点,不能很好地满足生产与节能的要求,公司于2003年底进行了变频改造,系统参数如下:
电动机:pe=2000kw,ue=10000v,ie=135a,cos?0.86,n=1486r/min,电机效率km=0.96;变频器:罗克韦尔自动化powerflex700018脉冲中压变频器,效率kv=0.97,ue=6000v;液力耦合器:额定功率2000kw;额定输入转速:1500r/min;调速范围:(0.20~0.97)输入转速。
方案中保留了
电动机的直接起动回路,变频器(6kv)与直接起动(10kv)的转换由电动机的星角转换装置实现。
二、改造后节能效果
吹炼时,改造前电动机实测平均负荷电流为115a,电机消耗平均功率为1712kw;改造后电动机实测平均电流为100a,电机消耗平均功率为1489kw,减少了223kw。
非吹炼时,在其余生产阶段,风机运行速度为380r/min,改造前电机运行电流为40a,功率为595kw;改造后电流为10a,功率为148.9kw。
改造后节约电能和电费
生产一炉钢吹炼期间节约电能74.3kw?h,非吹炼期间节约电能148.7kw?h,节省的电能为223kw?h。每天生产30炉,每天节约电能为6690kw?h。每天炼钢的等待时间节省电能1784.4kw?h。变频改造后一台风机一天节省的电能为8474kw?h。变频改造后一台风机一年节省的电能为279.6万度,按每度电0.39元计,共节省109万元。
三、成功经验
由于本项目为改造项目,在进行土建设计过程中,发现变频器的使用空间非常有限。为此,我厂决定将变频器的裂相变压器部分放置在另外的独立间隔,这样不仅节约了设备的占地面积,还大大降低了变频器室的空调压力。由于变压器与变频器之间的动力电缆只有9根,接线就变得简单方便。
在市场调研过程中我们还发现,由于国内外工况的差别,在中压设备的使用中,应格外重视我国国标及相关行业标准的规定,注意与进口设备所采用标准的区别。例如,国内关于变频器的中压隔离变压器有很多指标:冲击耐压、绝缘净距等均要高于nema或iec的要求。
为了能够使得中压产品更好地服务于
本地的用户,应尽量选择符合国标规定的产品。而且作为国内已经非常成熟的隔离变压器,完全可以考虑国产品牌。不仅能够保证质量,而且可以降低采购成本。
目前的中压变频器市场非常活跃,各国内外品牌竞争十分激烈。作为一种较新的技术,国内很多用户在选择时可能会无从下手。在此,我们根据市场调研及实际使用后的情况,提出自己的一些体会。
●中压变频器的应用往往处在工艺中非常重要的位置,所以其可靠性应是作为选择设备的首要因素。中压变频器的核心元件为逆变器的功率元器件。目前有些形式的中压功率元器件,如sgct的平均无故障时间(f.i.t)已经高达100000h。同时,还应考虑元器件的故障模式,尽量选择具备不爆裂、无拉电弧模式的功率元件。
●所选择设备的结构应力求简单明了,多一个环节,就多一个潜在的故障点。不但设备的可靠性降低,而且维护复杂。
●设备内部不应含有电解电容这类需要定期更换的部分。尤其在变频器内部,大量谐波发热使得电解电容的寿命大大降低。
●设备操作界面应友好,有些