技术方案设计倒罐站除尘设施系统由高压电机、液力偶合器、风机、除尘器、烟道组成,使用液力偶合器调速。但是液力偶合器存在以下问题:(1)调速范围较小,零位时也有比较大的速度输出,风机转速约330r/min左右,即最深度调速也只能到达45%左右,无法实现低速、超低转速运行,无法达到理想节能效果;(2)调速范围稍微拓宽耦合器振动明显增大,无法保证设备长期稳定运行。(3)原设计不具备自动调速功能,仅靠操作人员手动调速无法实现风机运行转速与倒灌站出铁的连锁操作,从而不可能在真正意义上实现节能降耗。基于以上原因,该风机一直处于高速运行状态,浪费了大量能源,为了节能降耗及保障设备安全、稳定运行,决定对高压电机控制系统及相应设备进行节能优化控制改造。经过充分的技术论证和现场调查,我们选用了调速技术成熟、节能效果高效的高压变频调速技术的实施方案。
电气构成根据现场工艺情况,选用智光电气公司生产的ZINVERT-A9H3000/10Y型高压变频器装置进行节能优化改造。该变频调速系统具有可靠性高、模块化结构、谐波含量少、功率因数高等许多优点。整套装置由控制柜、功率柜、变压器柜、旁路柜组成,高压变频器调速系统结构简单、工作可靠,主控制部分以双数字信号处理器为控制核心,辅以超大规模集成电路可编程逻辑器件、模拟输入采样和模拟输出单元、数字量输入输出接口。人机界面由液晶显示器和触摸按键组成。单元的控制部分以可编程逻辑器件为核心,配置专用的驱动和保护模块与输入电压、输出电流、直流电压、器件温度检测回路。主控制部分和单元控制部分的控制信号通过光纤进行信号传输,有效避免电磁干扰,保证系统控制信号传输的可靠性。
10kV电源通过转炉10kV开关站高压柜高压断路器进入系统旁路柜,采用移相干式变压器进行电源侧电气隔离,以减少谐波。变压器输出经功率柜逆变输出后到旁路柜,再经旁路柜直接驱动高压电机调速,从而实现除尘风机的风量调节。
为保证风机系统安全可靠运行,本装置采用工频旁路系统,工频旁路采用隔离开关及真空接触器作为旁路切换,当变频调速系统发生故障停机或对变频调速系统进行检修时,切换到旁路,电机可以直接接电网工频运行。
当ZINVERT高压变频器变压器柜门或功率柜门有任何一柜门未关闭时,电源断路器QS不允许合闸。手动由变频转工频操作(“旁路手动/旁路自动”旋钮处于“旁路手动”状态):断高压电机进线高压开关。风机风门全部关闭。手动分闸旁路柜的输出侧真空接触器J2,输入侧真空接触器J1.
确认隔离刀闸K3、K4处于闭合位置,手动合闸旁路柜的旁路真空接触器J3.合进线高压开关。根据工艺需求风机控制改为风门调节,恢复到原有控制方式。
控制方案由于不同生产工艺阶段对除尘要求不同,生产工艺有:2个鱼雷罐同时出铁、1个鱼雷罐出铁、倒罐站有鱼雷罐但不出铁共三种阶段。
在选择模拟设定的前提下,当操作箱转换开关选择“手动”时,频率调节为操作箱上XSH操作器进行0%-100%设定调节;当转换开关选择“自动”时,频率调节为倒罐站操作室三段速调节,对应转速分别为25%、50%、75%,通过输出4-20mA电流作为高压变频器的频率给定信号。调速方式可以由操作室或设备现场手动调节,也可以选到自动状态,由现场限位信号的反馈来实现除尘风机风量的自动控制,从而实现不同运行工况下的风量调节,能大幅度降低能耗,达到了节能降耗的目标,同时也降低了操作人员的劳动量,提高了效率。
特点倒罐站除尘风机进行高压变频技术改造后,主要体现了以下几个特点:大大降低了启动电流(启动电流由1300A左右降到不足20A),实现了高压电机的软启动,更好保护电机。
提高了功率因数(由0.8提高到0.97)。除尘高压电机可以随生产情况变速运行,大大提高了系统效率,取得了显著的节能效果。降低了用电量,减少了直接启动对电网的冲击,也大大减少了高启动电流对高压电机的冲击,也减少了对风机的冲击,大大延长了设备使用寿命。大大减少了操作人员及维护人员的劳动量。
节能分析通过对倒罐站除尘风机高压变频改造后的节能情况进行统计分析,对比改造前的运行数据,进行分析计算如下:实际效果:达到预期效果。功率因数达0.976;节电率在33.7%以上。
结束语倒罐站除尘风机节能优化改造完成后,该系统运行稳定、可靠,调速效果显著,既满足了生产工艺要求,又大大降低了能耗,降低了操作及维护人员的劳动量。该项目总投资184万元,10个月即可收回投资,节能效果显著。实现了节能降耗的目标,达到了改造目的。