一、濟鋼燒結情況介紹  

　　濟鋼現(xiàn)有燒結機5臺： 　　3臺120m2燒結機，對應1#、2#1750m3高爐 　　1臺320m2燒結機，對應3#1750m3高爐 　　1臺400m2燒結機，對應1座3200m3高爐

　　120m2燒結機3臺主抽電機4000kW，風門開度100%，使用變頻器沒有優(yōu)勢。 　　320m2燒結機主抽風機配套2臺5600kW電機，2010年7月完成變頻改造。 　　400m2燒結機主抽風機配套2臺7500kW電機，2008年設計時選用高壓變頻，2009年8月運行，為國內首臺國產(chǎn)8000kW大功率變頻器的應用。

　　二、抽風燒結工藝   

　三、案例介紹 　濟鋼400m2燒結主抽風機7500kW/10kV同步電機變頻器應用 　　3.1 項目背景 　　主抽風機是燒結生產(chǎn)的主要工藝設備，其風壓、風量的變化，直接關系到燒結礦的產(chǎn)量與質量，而其電耗一般又占整個生產(chǎn)線的50%左右。 　　國內大型燒結機的主抽風機，考慮到生產(chǎn)安全和燒結系統(tǒng)不穩(wěn)定的漏風率（一般30%左右），在設計、選型、制造等環(huán)節(jié)都適當放大（一般放大10%），造成風機普遍偏大。 　　因為電動機功率大，2008年時，行業(yè)基本采用降壓啟動或變頻啟動，啟動結束后將電動機切換到工頻運行。該方式啟動穩(wěn)定，對電網(wǎng)沖擊減小，缺點是運行時靠調節(jié)風門擋板來調節(jié)燒結機生產(chǎn)需要的風量，而且一般風門開度都在45%～65%之間，電能的損失和浪費明顯。 　　如果用變頻器控制，可將風門全開，通過調節(jié)變頻器頻率來得到燒結機生產(chǎn)需要的風量，可節(jié)能20%以上。 　　400m2燒結機主抽設計高壓變頻器，基于以下認識： 　　1） 除塵風機使用變頻的經(jīng)驗和節(jié)電效益 　　2） 320m21500KW成品除塵風機的成功投運經(jīng)驗。 　　3）對主抽變頻進行節(jié)電測算，節(jié)電率保守估計20%，年效益近千萬元 　　4）燒結主抽使用變頻是發(fā)展趨勢，濟鋼愿先吃螃蟹，愿嘗試相應風險 　　3.2 設備參數(shù)        

　　濟鋼400m2燒結機設計時，考慮到經(jīng)濟性，將燒結機兩個煙道一個設計為脫硫煙道，另一個為非脫硫煙道，為今后單煙道脫硫做好準備。頭尾部含硫量高的煙氣進入脫硫煙道，中部含硫量低的煙氣進入非脫硫煙道。 　　400m2燒結機主要工藝參數(shù)： 　　大煙道負壓：-8－-13kPa 　　風機入口溫度：130℃ 　　料層厚度：800mm 　　風機參數(shù)： 　　1）制造商：沈陽鼓風機有限公司（國產(chǎn)大風機的應用） 　　2） 風機型式：雙吸入離心式 　　3） 風機型號：SJ20000-14T 　　4） 處理煙氣量：20000m?/min，全壓為17000Pa 　　5） 風機軸功率：6462kW（130℃） 　　6） 風機軸功率：6994kW（80℃） 　　7） 數(shù)量：2臺 　　8）制造商配套2臺7500 kW電動機和有刷勵磁裝置 　　電機參數(shù)： 　　1）制造商：上海電機廠 　　2） 型號： T7500-6/1730同步電動機 　　3） 額定功率：7500 kW 　　4） 定子額定電壓/電流：10kV/ 494A 　　5） 轉子額定電壓/電流：300V/ 380A 　　6） 額定轉速：1000r/min 　　7） 功率因數(shù)（cosφ）：0.98            

　　3.3 技術方案 　　2臺主抽風機采用2臺高壓變頻器調速的運行方式，不設工頻軟起裝置，不允許工頻直接啟動。 　　根據(jù)上述工況利德華福提供了二拖二互為備用的方案，主要由2臺高壓變頻器、14臺高壓斷路器、2臺激磁涌流抑制 電抗器柜、2套空-水冷卻系統(tǒng)、1臺協(xié)調控制柜組成。 　　主要技術特點： ? 首次使用雙整流變壓器 ? 協(xié)調控制的二拖二 ? 工、變頻無擾動同步切換及飛車啟動 ? 同步啟動 ? 全密封空—水冷 ? 簡單的一鍵操作    

　　1） 首次使用雙整流變壓器 　　2） 協(xié)調控制的一拖多 　　以TF1變頻調速裝置出現(xiàn)故障的工況為例說明。 　　兩套變頻器的協(xié)調控制由獨立的一臺協(xié)調控制柜實現(xiàn)。 　　整個切換過程3-5分鐘，滿足工藝上不停機的需要！  

　　3） 控制邏輯  

　　4） 工、變頻無擾動同步切換及飛車啟動 　　同一臺變頻器可以由變頻運行狀態(tài)，無擾動切換到工頻運行 　　同一臺變頻器可以在工頻運行狀態(tài)，無擾動切換到變頻運行 　　關鍵技術：比較變頻器輸入、輸出兩側的電壓、頻率和相位，通過軟件計算同期，即鎖相，鎖定同期后進行變頻與工頻間切換，實現(xiàn)無擾動。 　　變頻器可在電機轉動情況下飛車啟動，自動找到轉速對應的頻率 　　5） 同步啟動 　　由變頻器控制勵磁柜運行 　　啟動時，變頻器先控制勵磁柜，給同步電機轉子勵磁 　　變頻器根據(jù)勵磁反饋，從0Hz開始，逐漸提高頻率，電機緩慢啟動 　　6）全密封空--水冷 　　全密封設計保證變頻器室內不與室外產(chǎn)生空氣流動，有效保持室內潔凈。 　　2套水冷系統(tǒng)小時消耗水量達270立方米。  

　　7）簡單一鍵操作  

　　3.4 設備運行節(jié)能情況 　　該項目于2009年6月開始設備安裝、調試，8月實現(xiàn)成功投用。試生產(chǎn)期間，燒結機產(chǎn)量因受高爐影響處于限產(chǎn)階段，利用系數(shù)0.65－0.83，燒結噸礦電耗31－36度（不包括原料區(qū)域電耗）。 　　1、主抽風機變頻投運操作 　　主抽風機投產(chǎn)運行后，正常生產(chǎn)風門開度95％，一般不再進行調整。根據(jù)不同的燒結生產(chǎn)過程，調整變頻器頻率30－45Hz，轉速對應為600rpm~900rpm。 　　2、節(jié)能效果 　　濟鋼400m2燒結機主抽高壓變頻系統(tǒng)自2009年8月投產(chǎn)運行至今，設備運行穩(wěn)定，節(jié)電率超過20%，每年節(jié)省電費合計一千多萬元。 　　3.5 濟鋼燒結主抽風機變頻的應用

　　四、喘振探析 　　4.1 喘振現(xiàn)象 　　兩臺風機在冷態(tài)下，轉子的振動全部正常，達到設計要求，但在熱負荷試車時風機轉子喘振超標。另外，1# 風機在冷態(tài)、工作狀態(tài)時風機電流比2# 風機大50~100A , 電流波動也比2# 風機大的多。 　　為了維持燒結機正常生產(chǎn)，通過采用限制1＃ 主抽風機轉速、限制進口風門開度的措施維持生產(chǎn)，即將1＃ 風機轉速控制在750rpm 以下、風門在90%，2＃ 風機風門開到60% ，轉速為900rpm 的范圍內，避開1# 機喘振區(qū)。通過這種方式盡量多給2＃ 風機較大風量、速度，少給1＃ 風機加負荷，以此來滿足400 m2燒結機投產(chǎn)初期設備運行效率暫時不滿負荷的生產(chǎn)現(xiàn)狀。 　　如下數(shù)據(jù)為2009年9月4-6日的運行數(shù)據(jù)：

　　這樣的生產(chǎn)嚴重制約燒結機高效運行，給生產(chǎn)帶來很大不便，且對風機的壽命也有很大影響，所以解決1＃主抽風機喘振問題迫在眉捷。 　　4.2 問題分析 　　引起風機喘振的原因有多種： 　　（1）聯(lián)軸器安裝歪斜或葉輪制作問題； 　　（2）轉子動平衡不好； 　　（3）由于脫S 的原因分配給兩臺主抽風機風量不均問題。 　　經(jīng)分析研究，可排除問題1，如有聯(lián)軸器聯(lián)接問題，則風機在冷態(tài)運轉時就能發(fā)現(xiàn)；可以排除了1＃風機葉輪制作問題，同時根據(jù)冷態(tài)運行測試數(shù)據(jù)可能判斷兩臺風機的性能一致。  　　1＃風機在熱態(tài)運轉時，在一定運行范圍內會出現(xiàn)劇烈喘振，但一回到冷態(tài)時則運行正常，所以也可以排除是風機轉子受熱應力釋放變形導致動不平衡引起的振動，這時也可將原因2 的可能性排除。 　　因此有可能就是原因3。 　　4.3 問題初步解決 　　通過進行多種工況下1#主抽風機喘振區(qū)域試驗，積極尋找風機發(fā)生喘振的風量、負壓、風機轉速、風機進口風門的開度范圍，同時進行工藝整改： 　　 A：在兩臺風機進風口三通管道增加隔板，重新分配兩臺風機風量，盡量減少2#風機搶風而引起1#風機的喘振。 　　B：對兩臺風機進口風道增加圓鋼支撐，目的是增強系統(tǒng)鋼性，降低振動。 　　C：出風口與進風口連在一起，中間安裝蝶閥，有必要時打開蝶閥補充進風風口風量。 　　經(jīng)過上述改造后，問題稍有好轉，但依然沒有徹底解決。 　　4.4 問題再次分析 　　我們又分析了風機廠家提供的1#風機設計性能曲線。   　　該風機在轉速823rpm，負壓11.5kPa，進口煙氣密度0.717kg/m?，效率86% 時，處理煙氣量為16000 m?/min左右。 　　而現(xiàn)場實際測得1# 風機在轉速750rpm ，負壓11 kPa，效率86% 時，實際處理的煙氣量只有8000 m?/min 左右，與設計處理煙氣量差距很大。 　　與此同時，2#風機在轉速1000rpm，負壓11.5 kPa，效率86% 時，在風門開度不到1# 風機一半的情況下，風量為15000 m?/min 左右，與設計值基本吻合。 　　4.5 問題最終解決 　　我們由此判斷，造成喘振的原因是煙道設置與實際工況不匹配。在2010 年11 月中修中，我們將煙道徹底分開，實現(xiàn)煙道兩個風機均勻配置，1# 主抽喘振問題得到了徹底解決。       五、高壓變頻器在主抽風機上應用的亮點 考慮到除鱗泵電機受到的沖擊力大、負荷力矩頻繁波動的特點，根據(jù)電機和負載的轉動慣量參數(shù)、電機和負載的n-T 曲線、加減速時間的要求，利德華福公司高壓變頻器有如下放大的選型： 　　1、第一例節(jié)能還款（EMC） 項目在濟鋼實施 　　2、最大的國產(chǎn)變頻器在同類設備中第一次使用 　　3、實現(xiàn)同步電機勵磁電流的自動調節(jié) 　　4、同步投切技術的成功應用，實現(xiàn)變頻-工頻無擾切換。 　　5、實現(xiàn)了兩臺變頻器互為備用 　　6、采用更加人性化的系統(tǒng)協(xié)調控制技術，采用觸摸屏和操控開關雙保險操作設計，增加了系統(tǒng)控制的可靠性。 　　7、高壓變頻器的成功投用避免了風機喘振嚴重影響生產(chǎn)的問題。 　　如果按當初設計為軟啟動方式， 400燒結機將因1號風機喘振問題沒有解決而無法生產(chǎn)，正是因為煉鐵廠技術人員的堅持采用高壓變頻器，才避免了這一嚴重后果的發(fā)生。 　　六、結論 　　主抽風機是燒結機系統(tǒng)的關健設備之一，它的平穩(wěn)運行關系到燒結機的運行平穩(wěn)及潛能發(fā)揮。整套項目屬于大包交鑰匙工程（包括設備本體、土建、冷卻、控制等設計施工），通過濟鋼及利德華福工程師的密切配合，打破了以往大型燒結機主抽風機一定要選用進口風機的神話，只要對燒結機運行工況有正確認識，國產(chǎn)風機 高壓變頻調速技術是能夠滿足要求的。 　　同時采用變頻改造，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度，實現(xiàn)了電機的軟啟動，延長了電機壽命，達到了節(jié)約電能降低廠用電率的目的，并且減少了因調節(jié)擋板而造成擋板和管道的磨損以及因經(jīng)常停機檢修所造成的經(jīng)濟損失，使維護量大大降低。