在炼钢转炉除尘风机中的应用

一、冶金钢铁行业的基本情况

冶金行业中电机应用主要是轧钢等机械的生产工艺传动和风机水泵的传动，设备量大，能源浪费极大。随着冶金工业的产品结构调整和冶金生产的环保要求，冶金工业将建大量新建轧钢生产线，并大量应用除尘风机和冷却泵。

二、冶金行业电机系统运行现状及节能潜力

钢铁生产流程的电机系统大体分两类：

生产机械的动力驱动；供/排水泵、鼓风机及除尘风机

1．生产机械的动力驱动：例如轧钢传动，恒转矩负载，工艺要求调速传动的，大都采用直流传动或交流调速传动。如采用变频调速替代直流调速，不仅有可观的节电效果，还会因生产效率的提高，维修费用的降低等原因而带来很大的经济效益。

2．供/排水泵、鼓风机和除尘风机：它们在钢铁生产流程中大量采用，常规设计为不停机运行，流量过剩时采用流体循环或放空的耗能方法。如果采用变频节电器，不但节电效果达到30%以上，而且可采用闭环控制系统，进行自动跟踪、调速，无须人工操作，这样既节能又省工，并大大提高其设备之功效，增加经济效益。

三、案例分析（广钢转炉除尘风机）

1．控制对象：6000V、320KW电动机

2．控制目的：根据工艺要求及特点，采用变频调速装置对电机调速，保证

达到工艺的前提下，实现节能降耗的目的。

3．控制方案：要求根据烟尘量的大小，实现对电机转速大小的控制。根据工艺要求的设计，控制系统采用可模拟输入输出的PLC与变频器的多步相结合，控制风机高速、中速、低速（或多步速）运行，并能实现风机在全范围内的调速、检测、监测、控制，变频器运行采用“闭环”和“开环”两种方式，并可互相切换。

4．控制特点：采用PLC控制与变频调节，可使系统满足调速方便，启动电流小，运行平稳，自动调节加料吹炼、出钢、倒渣、补炉等不同工艺时的电机转速。这样，损耗减少，节能显著，工作安全、可靠。

5．控制要点：考虑到系统对于炼钢生产的特殊重要性，保留了原工频回路，与变频回路互锁控制，并加以完善，作为变频故障的应急措施，尽快恢复生产，实现“工频”“变频”两种运行状态的方便切换。

四、节能分析

风机为平方转矩负载，即风机的负载转矩与转速的平方成正比，因此得出 = ，式中，P₀为额定转速，N₀时的功率，P分别为转速N时的功率。

根据转炉炼钢工艺要求，冶炼每炉钢的时间为26min计算，其中：风机（320KW）需要高速运行（吹氧）14min（频率采取48Hz或更低），低速运行（加料、放钢、倒渣、补炉等）12min（频率按20Hz），如果每天低速运行11小时，每年运行时间按330天计算，则每年的节电量为：

W₁=320×11× ×330

=1087257（度）

W₂=320×（24－11）× ×330

=157872（度）

则年节电量为W=W₁+W₂=1245129（度）

每度电按0.68元计算，则每年平均节电费约为：1245129×0.68=846687元。

五、效益分析

1．除尘风机进行变频调速改造，由于系统采用变频节电器实现变速启动，减小了对风机叶轮的磨损，大大延长了设备使用寿命和维修周期，减少了维修费用带来的直接经济损失。

2．系统采用过流、过压、瞬时断电、短路、欠压、缺相、过载等多种保护，避免了因此造成电机烧损而影响生产所带来的直接和间接经济损失。

3．系统采用变频调速技术后节约了大量的电量，由此所带来的能源及环保社会效益也是不可低估的。

4．投资回收期：设备总投资800000元，年节电费为：846687元，可以在9.5个月内全部通过节能降耗带来的经济效益收回，这是一项非常值得关注的设备改造项目。