高压变频器在焦化厂地面除尘风机上的应用

• 关键词：高压变频器,,,地面站除尘风机,,节能降耗
• 摘要：本文介绍了山东新风光电子科技发展有限公司生产的高压变频器在金昌焦化厂地面除尘风机中的应用情况。通过改造，实现了地面站除尘风机的高效运行，达到了节能降耗的目的。

1 引言
    山西金昌煤炭气化有限公司成立于1993年，是集焦炭、化工、城市煤气气源为一体的现代化民营企业。公司现有职工760人，公司主要产品有焦炭、粗苯、硫铵、工业萘及沥青等，每年可产煤气25000万标准立方米，是介休市城市民用煤气的定点厂家。
    金昌焦化厂炼焦炉地面除尘采用710kW/10kV三相异步电动机，使用液力耦合器调速，但是由于频繁调速，液力耦合器使用不到一年就出现了故障，电机始终处在额定状态运转。使大量的电能白白浪费，由于变频器具有启动电流小，调速性能好，稳定性高，而且可以节约电费等优点，因此金昌领导决定对钢厂二次除尘风机进行变频改造。经过考察和论证，选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的风光牌高压变频器JD-BP38-800F(800kW/10kV)对地面除尘风机进行改造，改造达到了预期目的。
2 焦化厂焦炉工艺
    金昌公司采用4350D焦炉，如图1所示，此焦炉采用炉外煤饼捣固、侧装入炉、高温干馏湿法熄焦等工艺。4350D型焦炉借鉴了化学工业第二设计院设计的双联、下喷、废气循环焦炉技术及940E型捣固焦炉成功的经验，并采用单热式捣固侧装煤焦炉，该焦炉具有国内先进经验。炉组规模为2×50个炭化室。

 图1  焦炉示意图
 
贮煤场的精洗煤由输煤皮带运至偏置于机侧装煤推焦机上方的贮煤塔备用，中途用电磁除铁器除掉煤中的铁块或铁器。通过摇动给料机连续均匀分层给料并由设于上方的多锤捣固机逐层夯实，然后从机侧将捣好的煤饼送入各炭化室中，煤饼在950℃～1050℃的高温下，大约30个小时后干馏成焦炭，成熟的焦炭由推焦车推出经除尘拦焦车导入熄焦车箱内，然后由熄焦车运至位于炉侧的熄焦塔喷淋熄焦，熄灭后的焦炭被卸至凉焦台，凉焦台上的焦炭冷却后经刮板放焦机、皮带机将焦炭送往筛焦工段进行筛分处理。
3 改造项目现场设备参数
3.1现场电机与风机技术参数
 电机参数如表1所示。

 风机参数如表2所示。

 
3.2 JD-BP38-800F 高压变频器技术参数
    选用山东新风光电子有限公司生产的JD-BP38-800F 高压变频器(800kW/10kV）对除尘风机进行改造，高压变频器技术参数如表3所示。

 4变频方案设计
4.1地面除尘风机运行工况
    变频改造的原则为：在满足工艺需要的前提下达到风量的充分利用。而在风机运行过程中并不是总是有烟尘产生的。
    推焦车到达准备出焦的炭化室前，等待拦焦车，熄焦车和消沉车就位后，打开炭化室，把成熟的焦炭推出，再将捣好的煤饼送入炭化室中，然后再前往另一个准备出焦的炭化室前，并等待出焦。地面除尘系统负责清除打开炭化室后溢出的烟尘，而在推焦车前往另一个准备出焦的炭化室前，并等待出焦的这段时间是不需要除尘。所以需要在出焦时电机高速运转，去往另一个炭化室并准备出焦的时间电机只需要低速运转。
4.2系统控制信号连接
    依据生产工艺，可以利用主控室升速信号（有主控室人工发出）和推焦结束信号来进行风机电动机的高、低速度控制。为了满足在出焦时对烟气流量的要求，此时电动机必须运行在最高速；出完焦时不需要除尘，可尽量减小风量，但是需要满足低速到达高速的时间要求。
    变频器的高、低速速度值是可以随时进行修改的，从而完全能够满足系统生产工艺的要求。变频器控制系统与现场之间的主要信号如表4所示：

 4.3主回路控制
    原有系统为液力耦合器调速系统，为了最大限度的提高设备的利用率，使变频发生故障时也能保证风机的正常运行，从而保证生产，系统保留原有液力耦合器系统，采用一拖一手动工/变频切换方案，系统主回路控制原理如图2所示。
 

旁路柜中，共有3个高压隔离开关，为了确保不向变频器输出端反送电，K2与K3采用电磁互锁操动机构，实现电磁互锁。当K1、K3闭合，K2断开时，电机变频运行；当K1、K3断开，K2闭合时，电机工频运行，此时变频器从高压中隔离出来，便于检修、维护和调试。
    旁路柜必须与上级高压断路器DL连锁，DL合闸时，绝对不允许操作旁路隔离开关与变频器输出隔离开关，以防止出现拉弧现象，确保操作人员和设备的安全。
5地面除尘风机变频改造效果
    高压变频器设备于2010年5月1日正式投入运行，至今运行良好。变频器使用方便，可靠稳定，维护量小。除尘风机根据生产工艺按需调节风量，电机运行电流大大降低，改造达到了预期目的。变频改造后，总的来说，有以下优点：
5.1节电效果
    在变频器没有安装以前高压电机采用直接启动，风量基本上不调节。这样电机始终运行在额定状态，变频器安装以后，风量通过调节变频器频率实现。实现了节电的目的，下面对节电量作定量分析，表5为变频器未安装以前电机运行数据，表6为变频器安装后高速运行数据，表7为变频器安装后低速运行数据。、
 

定量计算：一个周期按18min计算，高速和低速分别占一半。电价按0.5元计算，一天运转20小时，一年运行时间按330天，计算如下：
 电机工频年耗电量：

 
综上所述，此次变频改造的节能效果十分明显。
5.2变频改造对其他设备的好处
 （1）工频状态下，由于风机持续高速下运行，风机电动机的轴振动幅值常常高于正常的震动幅值，导致电动机的轴瓦和液力耦合器的使用寿命缩短，不但增加了维修费用，而且还大大增加了设备故障率影响生产。使用变频器后可有效减少设备振动，从而降低噪音，减少设备维护费用。
 （2）应用高压变频调速技术后，还可通过工艺需要随时改变变频器输出频率，在生产过程中实现变速运行，提高整个工艺的可靠性，并能有效避免因风机始终高速运转给除尘系统所带来的危害，能明显提高产品合格率和系统的稳定性。
 （3）在变频器没有安装以前高压电机采用直接启动，用上变频器以后，变频器带动电机从0.5Hz软启动，启动电流不超过额定电流，不仅让风机开、停机极为方便，也节约了电能；还减小了启动时对电机、风机及整个除尘系统的冲击，提高了系统稳定性。
6 结束语
    随着国家对节能减排工作的越来越重视，企业通过各种措施降低生产成本，其中变频技术起到了关键作用，取得了明显的经济效益和社会效益，适应了国家建设资源节约型社会的潮流。
 参考文献
 [1]山东新风光电子使用手册[Z]. 山东新风光电子科技发展有限公司。
 [2]山东新风光电子JD-BP38-800F高压变频调速系统山西金昌公司调试大纲。
 [3]山东新风光电子JD-BP38-800F高压变频调速系统山西金昌公司验收报告。
 作者简介
 陆思党，男，技术支持工程师，供职于山东新风光电子科技发展有限公司。