玉溪新興鋼鐵有限公司是昆鋼集團(tuán)實(shí)施省倍增計(jì)劃，充分利用玉溪地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)在紅塔區(qū)易地?cái)U(kuò)建的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。
一、概述
玉溪新興鋼鐵有限公司是昆鋼集團(tuán)實(shí)施省倍增計(jì)劃，充分利用玉溪地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)在紅塔區(qū)易地?cái)U(kuò)建的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。公司于2005年3月15日建成投產(chǎn)，主要產(chǎn)品有：方矩形連鑄坯、板坯、熱軋帶肋鋼筋、中寬帶等，產(chǎn)品暢銷云南、四川、重慶、廣東等市場(chǎng)。玉鋼在國(guó)家不斷完善市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制、加快改革開放和西部大開發(fā)的大好形勢(shì)下，抓住機(jī)遇，加速發(fā)展，廣泛吸收國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀鋼鐵企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)，大力推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等工作，使鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨合理，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯著增強(qiáng)，在現(xiàn)代化、集約化、高效化的工業(yè)進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展、為玉溪地區(qū)節(jié)能環(huán)保事業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)。
二、生產(chǎn)工藝流程
中寬帶作業(yè)區(qū)采用三段梁式加熱爐，送風(fēng)量靠進(jìn)風(fēng)閥調(diào)節(jié)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為一用一備，24小時(shí)運(yùn)行。
在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度為70~80%，送風(fēng)壓力保持在4.5kPa左右，確保爐膛加熱溫度。
在加熱熱鋼壞時(shí)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度為50~60%，送風(fēng)壓力保持在4.5kPa左右，在加熱爐保溫時(shí)送風(fēng)量需求更少，進(jìn)風(fēng)閥開度再相應(yīng)減小，送風(fēng)壓力保持在4.2kPa左右。
煤氣排煙和空氣排煙風(fēng)量靠進(jìn)風(fēng)閥調(diào)節(jié)。在正常生產(chǎn)加熱冷鋼壞時(shí)，煤氣排煙風(fēng)機(jī)空氣排煙進(jìn)風(fēng)閥開度為70~85%，在正常生產(chǎn)加熱熱鋼壞時(shí)，煤氣排煙風(fēng)機(jī)空氣排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度為50~60%，在加熱爐保溫時(shí)，則兩臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度則為30%。
空氣排煙風(fēng)機(jī)煤氣排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)閥開度根據(jù)軋鋼速度軋鋼大小做調(diào)整保證爐膛內(nèi)溫度的均恒，兩者的排煙溫度控制在100℃以內(nèi)，超180℃報(bào)警，加熱爐風(fēng)機(jī)工藝簡(jiǎn)圖如下：
三、改造方案
由于生產(chǎn)正常時(shí)要求持續(xù)、穩(wěn)定的供風(fēng)，因此風(fēng)量、風(fēng)壓變化不大，此時(shí)可通過變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)消除節(jié)流損失，同時(shí)提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，雖然由于電動(dòng)機(jī)負(fù)載率的下降會(huì)使其運(yùn)行效率降低，但因風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率的下降幅度很大，電動(dòng)機(jī)的損耗也有所減少，最終使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率大幅度下降，從而達(dá)到節(jié)電的目的。
1 變速調(diào)速原理：
按照電機(jī)學(xué)的基本原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速原理滿足如下關(guān)系式：
n=(1-s)60f/p
式中：P-電機(jī)極對(duì)數(shù)
F-電機(jī)運(yùn)行頻率
S-轉(zhuǎn)差
從式中看出，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N1正比于電機(jī)的運(yùn)行頻率N，由于轉(zhuǎn)差S一般情況下比較小＜0.05，電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速N約等于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N1，所以調(diào)節(jié)了電機(jī)的供電頻率F，就能改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
而改變頻率必須改變供電電壓，由交流電機(jī)成產(chǎn)的電磁關(guān)系式：
E=4.44fw?
式中：E-電機(jī)電動(dòng)勢(shì)
f-定子頻率
w-繞組系數(shù)
?-氣隙主磁通
對(duì)異頻電機(jī)調(diào)速時(shí)，希望主磁通?恒定，就u/f曲線保持恒定，所以改變頻率時(shí)，供電電壓也跟著變化。
2 風(fēng)機(jī)調(diào)速節(jié)電原理：
由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部流體的復(fù)雜性，單憑理論不能精確算出它們的性能。只能依靠流體力學(xué)中的相似理論，通過實(shí)驗(yàn)和模擬手段來計(jì)算風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況。把相似定律應(yīng)用于不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行的同一臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)，就可得到下式：
從上式可以看出，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以降低轉(zhuǎn)速可以大幅度減少耗電量。風(fēng)機(jī)的節(jié)電原理就是用調(diào)速裝置來代替風(fēng)門調(diào)節(jié)流量，減少節(jié)流損失，節(jié)約電能。風(fēng)機(jī)是用來傳送氣體的機(jī)械設(shè)備，風(fēng)機(jī)是把電動(dòng)機(jī)的軸功率轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)械，它們的啟動(dòng)力矩都較小，負(fù)載輕，具有很大節(jié)能潛力。
3 改造方案：
加熱爐鼓風(fēng)機(jī)目前的控制方式主要根據(jù)加熱爐助燃風(fēng)量的需求，空氣引風(fēng)機(jī)、煤氣引風(fēng)機(jī)主要根據(jù)引風(fēng)溫度和爐膛溫度通過調(diào)整閥門開度來實(shí)現(xiàn)。由于助燃鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)工藝較為簡(jiǎn)單，沒有必要做閉環(huán)控制，改造方案考慮在采用變頻器后保持進(jìn)風(fēng)閥全開，根據(jù)生產(chǎn)需要人工操作調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)可隨時(shí)隨意改變引風(fēng)量，以適應(yīng)的變化，保持風(fēng)機(jī)的正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到穩(wěn)定控制、方便操作、節(jié)約能源的目的。
此外，為了保證系統(tǒng)的可靠性，鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)現(xiàn)有的控制設(shè)備和運(yùn)行方式仍將保留，控制回路上設(shè)計(jì)工頻/變頻運(yùn)行切換選擇，工/變頻選擇由人工切換操作，實(shí)現(xiàn)助燃離心風(fēng)機(jī)在工頻或變頻運(yùn)行。因加熱爐鼓風(fēng)機(jī)為一用一備，變頻改造采用一拖二變頻控制方式，設(shè)置1#、2#風(fēng)機(jī)手動(dòng)切換功能。
主路電路圖
為降低值班工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改造后助燃鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的啟/停、工/變切換、調(diào)速控制均采用集中和遠(yuǎn)程兩地操作，沿用現(xiàn)有的PLC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的PLC模塊備用點(diǎn)，通過在燃控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)修改程序增加鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的調(diào)速操作功能和變頻器輸出頻率、輸出電流顯示功能。
四、運(yùn)行節(jié)電效果分析
以煤氣引風(fēng)機(jī)為例
圖：運(yùn)行中的變頻器
五、應(yīng)用變頻器產(chǎn)生的其它效果
1 維護(hù)量減少
采用變頻調(diào)速后無論哪種工藝條件，隨時(shí)可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速使系統(tǒng)在接近額定狀態(tài)下工作，由于啟動(dòng)緩慢及轉(zhuǎn)速的降低相應(yīng)地延長(zhǎng)了許多零部件的壽命，同時(shí)極大地減輕了對(duì)管道的沖擊，節(jié)約大量的維護(hù)費(fèi)用。
2 減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊
采用變頻器后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)無沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷，有效地延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。
3 改善了工作環(huán)境
在滿員了生產(chǎn)工藝要求下，通過降低了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低了風(fēng)機(jī)的燥聲，特別是在加熱爐換相時(shí)負(fù)載突變參生巨大燥音，通過變頻器的電流限幅功能降低負(fù)載突變時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)燥聲降低相當(dāng)明顯。大大改善了員工工作環(huán)境。