作者：王兆祥 單位：山鋼集團萊鋼股份煉鐵廠

變頻技術(shù)在冶金行業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢

1變頻技術(shù)在風機中的應(yīng)用

早期的鋼鐵企業(yè)中，一些由交流異步電機驅(qū)動的風機（諸如煉鋼和高爐的除塵風機、燒結(jié)余熱風機等）都是工頻直接供電，定速驅(qū)動，沒有采用調(diào)速裝置，風量大小的控制是通過采用入口擋板節(jié)流調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)的，這樣就造成了耗電大、噪音大、節(jié)流損失大等問題。如果通過變頻技術(shù)改造，采用變頻調(diào)速，不僅可以提高器件耐壓能力和提高輸出電壓的穩(wěn)定性，減少了對電網(wǎng)的諧波污染，還可以達到節(jié)約電能的目的。同樣，一些采用同步電機驅(qū)動的大功率風機（如高爐鼓風機、燒結(jié)主排風機和制氧機等），也可以進行變頻調(diào)速改造。據(jù)某冶金企業(yè)統(tǒng)計，采用變頻技術(shù)的引風機的平均用電量是工頻控制的引風機的平均用電量的55.26％，平均節(jié)省電量44.74％；由此可見，變頻技術(shù)還具有高效節(jié)能的功能[2]。在鋼鐵企業(yè)中，通常每座高爐配置三到四座熱風爐，分別處于送熱風狀態(tài)、蓄熱狀態(tài)和燃燒加熱狀態(tài)，有些企業(yè)可能再備用一座，然后每臺熱風爐再配置一臺鼓風機，目前大部分的煉鋼企業(yè)已將鼓風機由汽輪機驅(qū)動改造為高壓電動機驅(qū)動。除了熱風爐，每臺高爐還至少配備2臺除塵風機來起到除塵的作用，其中除塵機可分為裝料除塵風機和出鐵除塵風機。在高爐煉鐵的生產(chǎn)過程中，出鐵是一個間歇的、周期性的過程。當高爐出鐵時，會產(chǎn)生濃厚的棕紅色煙塵，此時除塵風機要除去濃厚的煙塵，必須處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；而在出鐵完畢時，煙塵變得稀少，除塵風機保持低速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)就可以達到除塵要求。這就要求高壓變頻器適時對除塵風機進行變頻調(diào)速控制，因此，可以看出出鐵除塵風機要求的速度變化范圍很大，所以大部分煉鋼企業(yè)都采用了高壓變頻技術(shù)，使頻率能夠在一個范圍內(nèi)調(diào)節(jié)（出鐵時45Hz左右，不出鐵時20Hz左右），避免除塵風機總是處于一個高速運行的狀態(tài)，浪費能源。另外，除塵風機作為除塵凈化系統(tǒng)的動力源，它能否健康安全運行，直接關(guān)系到生產(chǎn)的繼續(xù)和現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全，所以在改造除塵風機的調(diào)速系統(tǒng)時的第一原則就是要求保證其控制調(diào)速網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，而高壓變頻技術(shù)基本克服了這個問題。同樣，在煉鋼作業(yè)中，電爐的每個生產(chǎn)階段的煙塵產(chǎn)量和溫度要求都是不一樣的，所以需要根據(jù)相應(yīng)的階段要求來調(diào)節(jié)除塵風機的風量的大小，使其匹配，從而有效避免了大風量對爐內(nèi)熱量的損失和小風量使爐內(nèi)溫度過高燒毀機器的可能。

2變頻技術(shù)在水泵中的應(yīng)用

在冶金工業(yè)中，以煉鋼企業(yè)為例，水泵作為廣泛運用于其中的設(shè)備需要適應(yīng)長時間連續(xù)運行的工況，所以水泵運行效率的高低，直接關(guān)系到能耗的大小。水泵以往的運行方式是保持轉(zhuǎn)速恒定，通過閥門或回流閥調(diào)節(jié)流量，這種運行方式不僅能耗大，而且頻繁的水量調(diào)節(jié)，容易造成閥門損壞或密封不牢，進而直接造成了水泵備件的浪費，甚至于影響生產(chǎn)。從功能上來講，變頻技術(shù)可使水泵具備軟啟動的能力，不僅操作上方便和省力了，而且還減少了對電網(wǎng)的沖擊；從工藝上講，由于變頻調(diào)速技術(shù)，是水泵處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，噪音和磨損都減少了，這樣就減少了設(shè)備維修、延長了設(shè)備壽命。若水泵采用變頻技術(shù)，不僅直接提高了水泵的調(diào)速效率和調(diào)速范圍，使流量控制更加準確和快速，同時根據(jù)統(tǒng)計還能節(jié)約20%-40%的能耗，這對鋼鐵企業(yè)的效益來說，意義是不言而喻的。

3變頻技術(shù)在起重設(shè)備應(yīng)用

在冶金企業(yè)，諸如裝船卸船機、起重機、堆取料機、大型行車和大功率的傾動設(shè)備等，都是一些常用的起重設(shè)備。它們的負載方式為位能性負載，啟動時轉(zhuǎn)矩大，不僅要求傳動系統(tǒng)具有很好的低速啟動性能，同時還需要電機和變頻器具備較強的過載能力。之前這些起重設(shè)備的調(diào)速方式大多運用技術(shù)早已成熟的直流調(diào)速方式，但這種方式需要的日常的維護量大，因此隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是高壓變頻技術(shù)的日趨成熟，交流變頻調(diào)速技術(shù)開始廣泛的應(yīng)用到了起重設(shè)備中。近些年來，還有一些大功率設(shè)備如熱軋、冷軋的傳動設(shè)備也紛紛采用了高壓變頻技術(shù)。熱軋與冷軋用傳動系統(tǒng)要求具備控制精度高、動態(tài)反應(yīng)快、可靠性高的特點，同時也要具備一定的過載能力，目前應(yīng)用的高壓變頻器以國外的居多。

4變頻技術(shù)在拉矯機的改造

目前，國內(nèi)大部分冶金企業(yè)拉矯機的驅(qū)動方式采用直流式電機驅(qū)動，調(diào)速方式采用模擬式電壓、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速。雖然這樣的生產(chǎn)方式技術(shù)已經(jīng)很成熟，但卻始終存在著很多不盡人意的地方，諸如不僅設(shè)備成本開支大，而且設(shè)備運行可靠性差、參數(shù)調(diào)整復(fù)雜和控制精度不高。因此，為克服這些問題，建議將拉矯機電機改為成本相對低廉、維護操作簡單方便的交流式電動機，同時在調(diào)速系統(tǒng)采用變頻技術(shù)，使用可靠性高、保護功能齊全、維護方便的高性能通用變頻器進行調(diào)速，這樣不僅使設(shè)備的維護周期得到了加長，而且調(diào)速性能得到了提高。近些年來，萊蕪鋼鐵廠就進行了這種系統(tǒng)改造方式，取得了很好的生產(chǎn)運行效果，運行到現(xiàn)在沒有出現(xiàn)因拉坯阻力值過大導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)和跳電等問題。

變頻技術(shù)的應(yīng)用前景

目前在我國的冶金行業(yè)，還普遍存在著傳統(tǒng)調(diào)速方式，并沒有采用變頻調(diào)速技術(shù)，而傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)存在的劣勢卻日益與當今冶金行業(yè)深化改革和節(jié)能減排的要求背道而馳。變頻技術(shù)相對傳統(tǒng)調(diào)速方式來說，不僅能夠?qū)崟r數(shù)字監(jiān)測設(shè)備運行的電壓、電流、頻率和轉(zhuǎn)速等參數(shù)數(shù)據(jù)，還可以方便快捷的調(diào)節(jié)參數(shù)。同時變頻技術(shù)可以使電機進行軟啟動和軟制動，實現(xiàn)了電機啟動時間的連續(xù)調(diào)節(jié)，降低了對整個電網(wǎng)的直接沖擊，從而對電氣設(shè)備起到了保護作用，延長電氣設(shè)備的使用壽命，提高勞動生產(chǎn)效率。這些優(yōu)勢都充分說明了變頻技術(shù)的有著廣闊的推廣空間[3]。

另外，根據(jù)統(tǒng)計目前變頻技術(shù)大部分都運用在風機和水泵上，在軋機上進行變頻改造的還不多，而經(jīng)過簡單計算可得出，若在一個年產(chǎn)量30萬噸的軋鋼廠，高壓電機的用電率占到軋鋼廠總用電的55%左右，若采用高壓變頻技術(shù)這將產(chǎn)生一個巨大的節(jié)能效益。因此變頻技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展的前景是廣闊的，需要我們投入更多的努力。