焦啟禹

摘 要：鋼鐵行業(yè)是我國國民支柱行業(yè)，也是我國高能耗部門，降低鋼鐵行業(yè)的能耗水平是實(shí)現(xiàn)我國節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵。而變頻技術(shù)是當(dāng)前最為熱門的節(jié)能技術(shù)，其通過智能化的控制系統(tǒng)功率的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體能耗的降低，該文就變頻技術(shù)在鋼廠生產(chǎn)中應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出了一套降低鋼鐵行業(yè)能耗的方法。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 鋼廠行業(yè) 工業(yè)生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（a）-00-01

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，帶動(dòng)了能源消費(fèi)長期高速增長。目前我國能源供給已呈現(xiàn)出緊張局面。大力推進(jìn)節(jié)約降耗，緩解資源瓶頸制約，實(shí)現(xiàn)能源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展是我國用能工作的核心。鋼鐵行業(yè)是我國國民支柱行業(yè)，也是我國高能耗部門。因此，鋼鐵企業(yè)日常生產(chǎn)的節(jié)能改造成為降低企業(yè)能耗，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵。而分析鋼鐵行業(yè)中的重要用能設(shè)備，發(fā)現(xiàn)鋼鐵的熔煉爐是整個(gè)鋼鐵企業(yè)中最為重要的用能設(shè)備，如何提高熔煉爐的能源利用效率，降低能耗，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。而變頻技術(shù)是當(dāng)前最為熱門的節(jié)能技術(shù)，其通過智能化的控制系統(tǒng)功率的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備整體能耗的降低，該文就變頻技術(shù)在鋼廠生產(chǎn)中應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出了一套降低鋼鐵行業(yè)能耗的方法。

1 變頻技術(shù)原理

因此需要在降低頻率的同時(shí)也要降低電壓，這就提出了頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。而這種頻率與電壓協(xié)調(diào)控制的方案又稱為可變頻率可變電壓調(diào)速（VVVF），簡稱變頻調(diào)速。

2 鋼廠生產(chǎn)系統(tǒng)的變頻改造方法

2.1 改造方法

對于鋼鐵生產(chǎn)的熔煉爐往往通過對其送風(fēng)電機(jī)的變頻改造，通過改吧熔煉爐燃燒效率的方式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)高能耗設(shè)備的變頻節(jié)能改造。而送風(fēng)風(fēng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電機(jī)，因此將對三相異步電機(jī)進(jìn)行變頻改造，是完成整個(gè)系統(tǒng)能耗降低目標(biāo)的關(guān)鍵。

變頻節(jié)能技術(shù)主要是通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式，通過優(yōu)化異步電機(jī)在不同工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的節(jié)能。一般是對驅(qū)動(dòng)電源的電壓和頻率進(jìn)行優(yōu)化，這樣使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)平滑地調(diào)節(jié)，這樣可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)輸出量的要求來改變輸出功率來達(dá)到節(jié)能的目的。

該文設(shè)計(jì)了一種專門針對鋼廠高能耗設(shè)備的變頻控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的硬件組成主要有以下幾個(gè)部分：智能PID控制器、電源切換柜、傳感器、變頻器和空氣壓縮機(jī)組成。在變頻系統(tǒng)中安裝電源切換柜，主要是為了加大系統(tǒng)安全系數(shù)。當(dāng)變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，仍能保證空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行；變頻器的主要作用就是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能技術(shù)；壓力傳感器的作用主要就是監(jiān)控氣體的壓力；智能PID控制器主要作用是，通過相關(guān)算法保持系統(tǒng)輸出的氣體壓力恒定。

變頻控制系統(tǒng)是通過安裝在熔煉爐中的溫度傳感器，通過傳感器檢測鋼水的溫度，將實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的差值傳送給PID控制器，PID控制器按照設(shè)定溫度信號(hào)輸出一個(gè)電流信號(hào)送到變頻器。當(dāng)溫度傳感器檢測到的溫度差值為正數(shù)時(shí)，PID控制器輸出的信號(hào)減弱，使變頻器輸出頻率降低，降低送風(fēng)量，以降低熔煉爐中的溫度。反之當(dāng)溫度傳感器檢測到的溫度差值為負(fù)數(shù)時(shí)，PID控制器輸出的信號(hào)增強(qiáng)，使變頻器輸出頻率增加，提高送風(fēng)量，以提高熔煉爐中的溫度的目的。這樣實(shí)現(xiàn)了鋼廠高能耗設(shè)備智能化控制的目的。

2.2 改造效果

3 實(shí)際鋼廠中高能耗設(shè)備變頻改造

分析

該文對某鋼廠的所有的大功率機(jī)電設(shè)備安裝變頻節(jié)能系統(tǒng)，主要包括合成工序11臺(tái)功率55 kW電機(jī)，過濾工序12臺(tái)55 kW電機(jī)，干燥工序6臺(tái)75 kW電機(jī)，熱風(fēng)爐用引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)6臺(tái)55 kW電機(jī)及其他設(shè)備用小功率電機(jī)等。機(jī)電類負(fù)載多是根據(jù)滿負(fù)荷工作需用量來選型，實(shí)際應(yīng)用中大部分時(shí)間并非工作于滿負(fù)荷狀態(tài)。采用變頻器直接控制機(jī)電類負(fù)載是一種最科學(xué)的控制方法，利用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件，直接調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定，從而滿足系統(tǒng)要求的壓力。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的（80%）3，即51.2%，去除機(jī)械損耗、電機(jī)銅、鐵損等影響。節(jié)能效率也接近40%，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進(jìn)一步提高。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長使用壽命，同時(shí)也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。

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