張云，楊進(jìn)
（馬鞍山鋼鐵股份有限公司設(shè)備部，安徽馬鞍山243000）
【摘要】馬鋼燒結(jié)系統(tǒng)使用的抽風(fēng)機(jī)耗電較高，為降低電耗，決定實施節(jié)能改造。在分析、研制的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代科技，采取了切實可行的措施，并成功地實施了改造，達(dá)到了節(jié)能降耗的效果，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】風(fēng)機(jī)；變頻系統(tǒng)；節(jié)能；電耗
1 概述
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠現(xiàn)有A、B 兩臺燒結(jié)機(jī)，每臺燒結(jié)機(jī)由2 臺主抽風(fēng)機(jī)組成，每臺主抽風(fēng)機(jī)由一臺功率為7800 kW 的同步電機(jī)拖動運(yùn)行，采用西門子變頻軟啟動方式啟動電機(jī)。每臺燒結(jié)機(jī)月耗電量約600 萬kW·h 左右，在燒結(jié)生產(chǎn)中耗電比重較高。為了降低燒結(jié)生產(chǎn)的電耗，我們在此方面進(jìn)行了探索，將傳統(tǒng)的大風(fēng)機(jī)電機(jī)采用軟啟動方式啟動，工頻運(yùn)行模式，改為既具有軟啟動功能，又具備調(diào)速功能的變頻方式，從而有效地降低了燒結(jié)生產(chǎn)的用電成本，效果較好，值得推廣。
2 改造前存在的主要問題
2.1 設(shè)備元器件老化，故障率較高，影響正常生產(chǎn)。
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠A、B 燒結(jié)機(jī)自2006 年投產(chǎn)至今已有十多年，變頻器等電氣設(shè)備控制元器件老化，部分模塊損壞，出現(xiàn)無法正常開機(jī)情況，對燒結(jié)生產(chǎn)影響較大。
2.2 通過對風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)分析，燒結(jié)生產(chǎn)負(fù)荷
的波動以及風(fēng)門擋板的調(diào)節(jié)存在著較大的電量損耗。第三煉鐵總廠A、B 燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)共4 臺，均為工頻運(yùn)行和擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)風(fēng)門平均開度為74%，負(fù)壓為15 kPa，因此，當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷波動時，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板，這期間存在著較大的電量損耗。
3 改造措施
利用變頻控制技術(shù)，改風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量為電機(jī)調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，降低電機(jī)電量的消耗，降低風(fēng)門損耗，預(yù)計每臺風(fēng)機(jī)電機(jī)年總節(jié)電率達(dá)到20%左右。
3.1 改造內(nèi)容
本次改造為A 燒結(jié)機(jī)的1#、2# 主抽風(fēng)機(jī)和B 燒結(jié)機(jī)的3#、4# 主抽風(fēng)機(jī)，分步進(jìn)行，主要的工作內(nèi)容包括：電氣設(shè)備采購、土建施工、現(xiàn)場安裝調(diào)試。其中電氣設(shè)備包括新增高壓變頻成套設(shè)備、高壓開關(guān)柜、勵磁柜、控制屏、PLC 柜，并配套空水冷卻柜配電柜、雜用電配電柜、照明、檢修及消防設(shè)備、電纜轉(zhuǎn)接箱；土建施工包括新建變頻器室、電纜溝、橋架及其電纜敷設(shè)；現(xiàn)場安裝調(diào)試包括原設(shè)備的拆除，新設(shè)備的就位，設(shè)備低高壓單機(jī)調(diào)試，設(shè)備低高壓聯(lián)調(diào)。
3.2 改造步驟
3.2.1 對主抽風(fēng)機(jī)的一次電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造
原主抽風(fēng)機(jī)的電氣系統(tǒng)見圖1。
說明：（1）采用雙10 kV 母線供電方式，每條母線帶動兩臺電機(jī)，雙母線之間帶有母聯(lián)柜。
（2）采用西門子軟起設(shè)備啟動電機(jī)，其中西門子軟起設(shè)備采用的是二拖四的設(shè)計方案。
電氣連接與結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。
說明：其中虛線內(nèi)的為整個燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的電氣系統(tǒng)。包括的設(shè)備有10 kV 進(jìn)線開關(guān)柜、西門子軟起設(shè)備、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、勵磁柜、油站、低壓配電柜、后臺監(jiān)控系統(tǒng)。
改造后的一次原理圖見圖3。
說明：
（1）整個高壓開關(guān)柜都為新增，與原來的高壓系統(tǒng)沒有關(guān)聯(lián)。
（2）主回路：采用每2 臺電機(jī)使用二拖二控制方式。正常情況下，每臺變頻器拖動1 臺燒結(jié)機(jī)帶2 臺主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)生產(chǎn)，在其中1 臺變頻器故障時，由另1 臺正常的變頻器代替出故障的變頻器拖動另1臺燒結(jié)機(jī)帶2 臺主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)生產(chǎn)，不會出現(xiàn)因其中1 臺變頻器故障造成生產(chǎn)中斷的情況。
（3）勵磁柜：4 臺勵磁柜也為新增，與原來的勵磁沒有任何關(guān)聯(lián)。
（4）因為對原來的啟動設(shè)備未做任何的改動，在施工及其調(diào)試過程中，完全不影響原先設(shè)備的運(yùn)行。
3.2.2 控制系統(tǒng)的改造
新增2 套后臺控制系統(tǒng)（1#、2# 主抽風(fēng)機(jī)共用一套，3#、4# 主抽風(fēng)機(jī)共用一套），將原風(fēng)機(jī)、電機(jī)、油站等信號接到該控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具備對新增的設(shè)備及原來的設(shè)備，如電機(jī)、風(fēng)機(jī)、油站等進(jìn)行時時監(jiān)控，并將其信號相遠(yuǎn)傳至DCS 系統(tǒng)等功能。
3.2.3 對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造
新建高壓變頻室采用高壓變頻器專用的冷卻系統(tǒng)。針對如此大容量的變頻設(shè)備，采用空水冷散熱方式進(jìn)行冷卻。新建兩套冷卻系統(tǒng)，由空水冷卻器、閉式冷卻塔、增壓水泵、冷卻水水箱、后臺控制系統(tǒng)及其閥門管道等設(shè)備組成。每2 臺變頻器共用一個冷卻系統(tǒng)。其原理是將變頻器散發(fā)的熱量經(jīng)過空- 水冷卻柜進(jìn)行冷卻。
4 改造效果
4.1 經(jīng)濟(jì)效益
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠A、B 燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)變頻改造，采用能源合同管理模式，利用高爐定修機(jī)會，于2017 年3 月完成了改造。通過對改造后風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況現(xiàn)場檢測，風(fēng)量、壓力、運(yùn)行功率均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，電機(jī)電耗明顯下降，4臺電機(jī)平均每天節(jié)電約12 萬kW·h，若電價按0.616 元/kW·h（以目前安徽省110 kV 平段電價為參考依據(jù)）、全年運(yùn)行330 天計算：
每年節(jié)電效益為：330 天×12 萬kW·h/ 天×0.616 元/kW·h＝2439.36 萬元。
節(jié)電率為：30 天×12 萬kW·h/ 天÷1200 萬kW·h＝30%。
4.2 其他效果
通過變頻改造，還帶來了以下效果：
（1） 改變了以前值班人員手動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)門擋板，控制風(fēng)量的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了系統(tǒng)的高度自動化。
（2）變頻裝置更新后，解決了原變頻器控制元器件老化的情況，有利于燒結(jié)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
（3） 通過變頻調(diào)速，使電機(jī)轉(zhuǎn)速較以前明顯下降，電機(jī)軸承等部件磨損較以前減輕，從而延長了該設(shè)備的運(yùn)行壽命，降低了其設(shè)備的維修費(fèi)用。
5 結(jié)束語
馬鋼股份公司第三煉鐵總廠A、B 燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)變頻改造取得了較好的效果，既改善了設(shè)備性能，降低了設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，又降低了燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)能耗，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。