浅谈高压变频器在转炉一次除尘风机上的应用
马云鹏+周建新
摘 要：高压变频器因其具有调速范围广、调速精度高、系统可靠性高等优点从而在转炉一次除尘风机系统中得到了广泛的应用。本文主要对高压变频器的原理、控制方式进行了探讨，对比了系统改造前后在节能方面上的优势。
关键词：高压变频器；液力耦合器；技能；PLC
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.174
1 引言
唐山国丰80吨转炉一次除尘采用的是半干法除尘系统，除尘风机原采用的是液力耦合器调速的控制方式。除尘风机电机型号为YB710M2-4，额定电压10KV，额定功率1250KW，额定转速1490r/min。在实际生产过程中，风机控制分为两个阶段，兑铁、溅渣、等待为风机低速阶段，此时风机转速为650r/min，吹炼为风机高速阶段，此时风机转速为1350r/min。因为液力耦合器具有调速范围小、精度低、输出效率不高的缺点，造成风机无法实现更为合理的转速控制，造成电能的过多消耗。并且由于液力耦合器已使用多年，现故障率已较高，对生产已造成很大的影响，因此决定对除尘风机进行高压变频改造。
2 高压变频器的组成
此次改造采用的是采用的是汇川HD90-J100/2000-DNT型高压变频器，主要由以下4部分组成：手动旁路柜、变压器柜、功率单元柜、控制柜。手动旁路柜是为了保证负载不间断的运行而设置的，在变频器发生故障后可以变频控制手动切换到工频控制。变压器柜内装有干式移相变压器，对输入的10KV高压进行隔离、移相、整流后，输出相互有相位差的低压电，分别接到每一相的功率单元的输入端。功率单元柜共有24个功率单元，分属3相，每相8个功率单元串联，功率单元实际为单相桥式变频器，由输入变压器的副边绕组供电，整流、滤波后由IGBT以PWM方法进行控制，输出可变频、变压的交流电，串联叠加后可输出0—50HZ，线电压为10KV的三相交流电，以驱动交流电动机。控制柜内装有一套主控制器，主控制器根据控制命令、给定信号机运行信息、应答信息进行运行控制、状态分析、故障诊断等运算，检测出故障后按故障性质进行故障处理，如封锁系统、高压跳闸等，并给出相应故障信号。
3 高压变频器的控制方式
3.1 本地控制
变频器的本地操作是通过控制柜柜门上的触摸屏来实现的，触摸屏是高压变频器标准配置的人机界面（简称HMI）。在HMI上可以完成变频器的所有操作内容，如：状态监控、参数设置、趋势曲线、状态预警、运行日志等内容。
3.2 远程控制
高压变频器的远程控制是通过开关量和模拟量来实现的。PLC输出启动、停止開关量信号到I/O接口板数字量输入，变频器主控制器根据接收到的信号控制变频器做出相应的动作。PLC输出的4-20mA信号输送到I/O接口板的模拟量输出，转换成速度信号后，控制电机的转速。
4 运行分析对比
通过表1可知，转炉的平均冶炼周期为34分钟。改造前，兑铁和吹炼为风机的高速阶段，电流为80A，其余时间为风机低速阶段，电流为39A，每天按照生产34炉计算，每天的耗电量为80×10×34×19÷60+39×10×34×15÷60=11928kWh。改造后，控制阶段分为5
个，等待阶段耗电量10×10×34×5÷60=283kWh，兑铁阶段耗电量
52×10×34×3÷60=884kWh，吹炼前期阶段耗电量62×10×34×3÷
60=1054kWh，吹炼中期阶段耗电量78×10×34×12÷60=5304kWh，吹炼后期阶段耗电量58×10×34×4÷60=1315kWh，溅渣阶段耗电量28×10×34×8÷60=1269kWh，总共耗电量为10109kWh，每天节省电量为11928-10109=1819kWh。一台风机全年运行时间按照340天计算，电费成本为0.53元/度，全年可节约电费1819×0.53×340=327784元。
5 结语
改造后，不仅实现了更为合理的阶段控制，节省了电能，而且启动电流小，较少了风机启动时对电网的冲击，并且由于在变频器出现故障后可以手动的切换到工频运行，是系统运行的稳定性更加可靠。
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