變頻節(jié)能在青鋼高線的應(yīng)用

作者：時(shí)間：2011-06-23 來源：網(wǎng)絡(luò)

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  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

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

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

　　青鋼第二高速線材廠風(fēng)冷線風(fēng)機(jī)采用離心式鼓風(fēng)機(jī)，其作用是對吐絲機(jī)吐出的盤卷按工藝要求進(jìn)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(shí)現(xiàn)對盤卷的不同冷卻速率和效果，實(shí)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(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為l 0臺(tái)200 k W和11臺(tái) 132 k W。風(fēng)冷線風(fēng)機(jī)為離心式鼓風(fēng)機(jī)，其工作原理是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸承箱，再通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的高壓風(fēng)通過風(fēng)道進(jìn)入風(fēng)冷線，達(dá)到對風(fēng)冷線輥道上熱盤卷冷卻的目的。

　　1原設(shè)計(jì)風(fēng)冷線風(fēng)機(jī)存在的問題

　　第二高速線材廠原設(shè)計(jì)的風(fēng)冷線風(fēng)機(jī)運(yùn)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(jī)全速運(yùn)行時(shí)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(jī)電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)，不能頻繁起動(dòng)因此事故率較高、影響時(shí)間較長;

　　(3) 32 k W風(fēng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)采用直接起動(dòng)，起動(dòng)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(shí)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(dòng)造成機(jī)械振動(dòng)大，經(jīng)常發(fā)生風(fēng)機(jī)設(shè)備事故而導(dǎo)致停車。為此，對風(fēng)冷線風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)分兩期進(jìn)行不停產(chǎn)變頻改造，業(yè)已完成的一期改造是l0臺(tái)200k W 風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，其型號為Y315L2-4，電壓380 V。

　　2 改造后變頻調(diào)速的特點(diǎn)及參數(shù)設(shè)置

　　變頻調(diào)速是通過改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率來改變旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速進(jìn)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(jī)、泵類一般無需采用專門變頻電動(dòng)機(jī)，所以仍然使用原有電動(dòng)機(jī)，降低了改造費(fèi)用，運(yùn)行情況良好。變頻調(diào)速的突出優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速效率高，電源側(cè)功率因數(shù)提高，起動(dòng)能耗低，調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無級變速，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)精度高，操作簡便。設(shè)計(jì)時(shí)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(jìn)行調(diào)試，又可監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀況和報(bào)警信息，還可進(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)操作員站的遠(yuǎn)程操作，1 min內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)l臺(tái)風(fēng)機(jī)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(yuǎn)程控制系統(tǒng))。其主要參數(shù)設(shè)定見表1.

3 經(jīng)濟(jì)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(shí)工藝要求使用9臺(tái)風(fēng)機(jī)，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(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)：運(yùn)行頻50H z ，風(fēng)門開在4擋，電流260 A( 實(shí)測)，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)0.9，則實(shí)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(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)：風(fēng)門全開，運(yùn)行頻率30Hz，電流145 A( 實(shí)測) ，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)0 .9 ，則實(shí)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(jì)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(shí)間 l 5—20mi n ，1d班中換槽時(shí)間平均為1.33h (不含日常檢修)。改造前由于不能實(shí)現(xiàn)頻繁起動(dòng)且故障率較高，因此在班中正常換槽時(shí)，不停風(fēng)冷線風(fēng)機(jī)；改造后則可以停。僅此一項(xiàng)，比改造前每日可以節(jié)約的電能由式( 1 ) 結(jié)果可計(jì)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(jì)其余品種節(jié)電量，按青島市現(xiàn)行工業(yè)電價(jià)0.6 4 ( k W·h ) ( 稅前價(jià))計(jì)算，1a節(jié)約電費(fèi)：0.64×( 13219 .2+18434 )×30×12×0.7= 242..93( 萬元 ) ( 5)

一期改造設(shè)備費(fèi)、電纜費(fèi)、土建費(fèi)總計(jì)約160萬元，因此實(shí)際投資回收期約為8個(gè)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(jī)風(fēng)門則無法調(diào)在6.3擋.

　　現(xiàn)僅以一個(gè)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(jī)風(fēng)門則無法調(diào)在6.3擋.