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转炉除尘风机的优化控制方法

摘要：采用三电平中点箝位的高压变频调速技术取代原有固定电机加机械的调速方案，很好地满足了工艺的动态和静态要求，提高了系统运行的合理性和可靠性，节能效果显著。关键词：除尘风机优化控制
中图分类号：TM921.5文献标识码：B
文章编号：1006-8155（2007）02-0051-04TheOptimizedControlMethodforConverterDustRemovalFanAbstract:Usingthehighvoltagefrequencyconversiontechnologyofneutralpointsfittingof3levelsinsteadoftheconversionmethodoffixedmotorplusmechanicalitissatisfiedwiththedynamicandstaticrequestoftechnology,thereasonableandreliablerunningofsystemwereimproved,andtheenergy-sawingeffectisremarkable.Keywords:DustremovingfanOptimizationcontrol
0引言
冶金行业在钢铁的冶炼过程中，会伴有大量的烟尘产生，为保证环境不受污染，必须用大功率除尘风机来进行冶炼工艺的优化运行控制，使有害烟气经除尘系统净化后再排放，以达到降低空气污染和提高空气质量的目的。
目前，钢铁企业在冶炼除尘风机的风速控制上大多使用阀门、挡板控制，再进一步的采用液力耦合器控制，在这些装置的使用过程中，存在以下一些问题：（1）使用阀门和挡板控制，耗电量大，设备易损坏；（2）采用液力耦合器控制，节能效果差；（3）控制延迟性较大，系统不能快速响应，除尘效果达不到要求；（4）电机启动冲击电流大；（5）设备维修工作量大，维修费用高。
针对这一系列问题，为了进一步提高工艺水平，降低风机能耗，通过理论研究和现场分析，采用带制动电路的三电平中点箝位电源逆变器构成的高压变频器，可对转炉除尘风机进行优化控制。
1工艺要求及控制的可行性分析
1.1转炉除尘风机的工艺要求转炉工作一个工艺周期的工艺流程见表1。
表1转炉工作工艺流程表
序号工艺流程时间/min除尘风机速度要求烟尘情况1装铁、加废钢3.5低速烟尘较少2吹氧冶炼12.5～14高速烟尘最多3拉碳1.5中速烟尘较多4出钢2.5低速烟尘较少5渣补2.5低速烟尘较少6倒渣1低速烟尘较少

在B点，工艺要求风机转速迅速升高，B→C点时间应为30s。在C点，风机达到高速运转，C→D的时间为12.5～14min；在D点，工艺要求风速从高速降到中速；在F点，风速应从中速降到低速，D→E和F→G时间均应为30s，这样就完成了一次炼钢周期。
从转炉工作情况看，转炉每个冶炼周期为25min左右，吹炼时间和装、出料的时间基本各占一半，风机在转炉吹炼时高速运行，在吹炼后期及补吹时中速运行，而在出钢和装料期间可将速度降低到额定转速的10%～15%，低速运行，即可满足转炉冶炼工艺的除尘要求。
从以上分析看，风机电机需要调速运行。目前，在转炉风机运行上大多采用液力耦合器进行调速控制，它比直接调整风门前进了一步，提高了负载的功率因数，改善了电机的启动冲击，传递功率大，操作维修简单。但其滑差功率损失较大，调速范围相对较窄，速度变化跟随慢，节能效果较差[1]。随着国家对环境保护的日益加强，企业挖潜增效的日益深入，生产现场需要调速范围宽，生产效率高，节能效果显著，并能在原有设备基础上，方便地改造电气装置，优化除尘风机的控制。
变频调速装置可以方便地实现风机的上述要求，变频器具备软启动、软停止、频繁启动不会对设备及电网产生冲击，速度跟随快，节能显著的功能[3]故当转炉在非吹炼期间风机没有除尘任务时，可以减速运行，并利用减速过程的惯性再用高压水对叶轮进行冲洗。在实际的工艺控制过程中，可根据实时检测烟道烟尘浓度或氧枪工作信号与调速系统构成闭环控制方式，实现风机自动调速控制运行[1]。因此，变频器就是可以承担此重任的装置。
1.2高压变频装置的可靠性
在转炉除尘风机上，大多使用高压大功率电机，这就需要采用高压的变频装置。高压变频装置是否可靠，主要体现在其逆变环节中的电力电子功率模块的性能。近年来，随着高压大容量电力电子器件IGBT、IGCT的出现，以及器件串联、并联技术的发展应用，推动交流传动系统在结构、容量和性能方面的不断突破，使高电压、大功率变频器产品的生产应用成为现实[2]。
2高压变频装置方案选择
电动机变频调速技术是当今节约电能的一个重要措施，也是现代电气传动的发展方向，大功率电机的变频调速可以大幅度减少启动时对电网的冲击以及启、制动时的功率损耗[