歐志平

（湖南衡陽華菱鋼管有限公司 湖南衡陽 421001）

加壓機高壓變頻節(jié)能改造與實踐

歐志平

（湖南衡陽華菱鋼管有限公司 湖南衡陽 421001）

華菱衡鋼采用高壓變頻技術(shù)對加壓機進(jìn)行節(jié)能改造，減少煤氣加壓機大回流運行方式下的能耗，利用壓力設(shè)定自動跟蹤管道壓力變化，實時調(diào)節(jié)運行加壓機轉(zhuǎn)速提高供氣的穩(wěn)定型、經(jīng)濟性。

煤氣加壓機；節(jié)能；高壓；變頻；自動控制

引言

煤氣加壓機在鋼鐵行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，一般情況下煤氣加壓機輸出能力有較大余量，加壓后的多余煤氣經(jīng)回流旁通閥流回加壓機前端入口，大量的能源被無謂的浪費掉，且回流旁通閥的調(diào)壓能力較差，甚至有喘振的危險。為了解決上述問題，華菱衡鋼對加壓機進(jìn)行高壓變頻節(jié)能改造，確保運行狀況及經(jīng)濟性能同步提升。

1 加壓機使用現(xiàn)狀

1.1 工藝描述

加壓系統(tǒng)配置4臺10kV/630kW煤氣加壓機，根據(jù)用戶負(fù)荷2用2備或1用3備，正常運行時利用調(diào)節(jié)進(jìn)口閥門和回流閥的開度來調(diào)節(jié)供氣量和供氣壓力。

1.2 電機與加壓機參數(shù)

電機型號：YB630S2-2，額定功率：630kW，額定電壓：10kV；

額定電流：43.2A，功率因數(shù)：0.89，額定轉(zhuǎn)速：2985r/min；

1.3 工藝分析

加壓機額定電流為43.2A，由于煤氣供給負(fù)荷經(jīng)常變化，加壓機運行時電流經(jīng)常在25～35A之間波動，經(jīng)濟效能較低，達(dá)不到最大程度的節(jié)能及精確的工藝控制目標(biāo)，有較大節(jié)能空間。

2 方案設(shè)計及實施

2.1 技術(shù)方案制定及分析

煤氣加壓機系統(tǒng)是負(fù)載可變系統(tǒng)，它受終端生產(chǎn)量變化的直接影響，導(dǎo)致了系統(tǒng)的負(fù)載特性曲線不斷變化。

可通過實時采集煤氣加壓機系統(tǒng)供氣總管網(wǎng)壓力參數(shù)，經(jīng)A/D變換后送到智能控制器，經(jīng)PID運算和模糊控制，智能調(diào)控煤氣加壓機恒定的壓力，使拖動電機的輸出功率始終與系統(tǒng)的負(fù)荷變化相匹配，當(dāng)末端煤氣用量增大、管網(wǎng)壓力有下降趨勢時，智能控制系統(tǒng)自動加大加壓機轉(zhuǎn)速，增大煤氣輸送量，滿足用氣的需求；反之，智能控制系統(tǒng)自動降低加壓機轉(zhuǎn)速，減少煤氣輸送量，使供氣管網(wǎng)壓力基本保持恒定，并達(dá)到節(jié)電的目的。

采用變頻控制時，電機運行功率曲線分析如圖1所示。

試論許淵沖翻譯的文化立場與使命擔(dān)當(dāng) …………………………………………………………… 祝一舒（5.57）

圖1 運行曲線分析圖

2.2 主線路設(shè)計

為了減少投資，以及日后檢修便利，本系統(tǒng)安裝1套2臺變頻節(jié)能裝置，采用一拖二的模式同步同頻運行，1#變頻節(jié)能裝置控制1、2#電機，2#變頻節(jié)能裝置控制3、4#電機。

主線路設(shè)計如圖2所示。

圖2 主線路示意圖

2.3 設(shè)計原理說明

變頻裝置具有工/變頻手動/自動切換功能；為保證設(shè)備系統(tǒng)工作的連續(xù)性，保留了原有工頻控制方式。同時，為了充分保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器同時加裝工頻旁路裝置。變頻器異常時，變頻器不能正常運行，電機可以自動切換或手動切換到工頻運行狀態(tài)下運行，以保證生產(chǎn)的需要。

其中，K1～K3為1#柜內(nèi)真空接觸器，QS1～QS2為 1#柜內(nèi)刀閘，K4～K6為2#柜內(nèi)真空接觸器，QS3～QS4為2#柜內(nèi)刀閘。

K2、K3電氣互鎖，當(dāng)變頻器故障不能運行時，自動分K2、K1，合K3。

K5、K6電氣互鎖，當(dāng)變頻器故障不能運行時，自動分K5、K4，合K6。

為保證檢修安全，系統(tǒng)K1與K4，K2與K5均采用電氣互鎖，變頻到工頻切換時間約為5s。

2.4 設(shè)備主要技術(shù)性能

（1）變頻系統(tǒng)按電機額定容量120%配置，變頻裝置額定電流大于電機的額定電流。輸入電源為10kV、50Hz，用于對煤氣加壓機電機進(jìn)行調(diào)速，滿足和電動機配套使用。在50～100%的調(diào)速范圍內(nèi)，變頻系統(tǒng)在不外加任何功率因數(shù)補償?shù)那闆r下輸入端功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。

（2）變頻系統(tǒng)輸出波形為正弦波，不會引起電機的諧振，轉(zhuǎn)矩脈動小于0.1%，變頻器可自動跳過共振點，避免風(fēng)機喘振現(xiàn)象。變頻系統(tǒng)自身效率達(dá)到98%以上，節(jié)能裝置整個系統(tǒng)的效率在額定負(fù)載條件下達(dá)到96%以上，對電網(wǎng)電壓的波動應(yīng)有較強的適應(yīng)能力，在-15～10%電網(wǎng)電壓波動時滿載輸出。

（3）變頻系統(tǒng)設(shè)置以下保護(hù)：過壓、過電流、欠壓、缺相保護(hù)、短路保護(hù)、超頻保護(hù)、失速保護(hù)、變頻器過載、電機過載保護(hù)、半導(dǎo)體器件的過熱保護(hù)、瞬時停電保護(hù)等，并能聯(lián)跳輸入側(cè)10kV開關(guān)。

（4）節(jié)能裝置包含滿足需求的多種開關(guān)量信號和模擬量信號，開關(guān)量的外部接點全部為無源接點，開關(guān)量輸出模件應(yīng)具有電隔離輸出，隔離電壓≥250V，能直接啟動任何中間繼電器，在節(jié)能裝置設(shè)定為“遠(yuǎn)控”時，模擬量輸入信號AI可以接受遠(yuǎn)方調(diào)速的4～20mA模擬量指令，在節(jié)能裝置中可任意設(shè)定4～20mA對應(yīng)的頻率范圍。

3 節(jié)能改造后效果分析

（1）改造后，加壓機電機和風(fēng)機平穩(wěn)運行，振動值處于正常范圍，且變頻器為軟啟動，啟動電流小，對機組的機械沖擊也大幅度減小。日常運行期間，自動恒壓調(diào)頻，加壓機回流閥保持全關(guān)，無需人工調(diào)節(jié)。

（2）節(jié)電效果明顯

通過在相同的運行工況、相同的使用條件下經(jīng)公司計量專業(yè)人員使用專業(yè)計量設(shè)備，分時段對工頻狀態(tài)下和節(jié)能狀態(tài)下運行情況進(jìn)行對比測量，節(jié)電效果明顯，煤氣加壓機節(jié)能率約為25.3%（投運后通過跟蹤運行得到驗證）。

年節(jié)電量估算（度）=年總用電量（萬度）×25.3%=123.16萬度（參考數(shù)：2015年1～12月四臺加壓機總耗電量486.79萬度，電價0.65元/度）。

年節(jié)電款（萬元）=年節(jié)電量（度）×電費單價（度/元）=80萬元。（不同時期供氣量有所變化，用電總量不同，節(jié)電效益相應(yīng)變化）。

4 結(jié)束語

本次變頻節(jié)能改造充分考慮了生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化、系統(tǒng)安全性、現(xiàn)場控制便捷等因素，通過采集各種運行信號，運用傳統(tǒng)PID控制，根據(jù)“跟隨負(fù)荷同步”理論，應(yīng)用成熟的變頻調(diào)控技術(shù)和節(jié)能調(diào)控技術(shù)，實時跟蹤負(fù)荷變化，調(diào)控拖動電機輸出功率與實際負(fù)荷需求相匹配，通過調(diào)試和實際運行，改造后整套裝置實際標(biāo)準(zhǔn)和運行狀況完全符合生產(chǎn)工藝的技術(shù)要求，節(jié)能效果明顯，達(dá)到了改造目的。

[1]上海聯(lián)達(dá)節(jié)能科技有限公司LDJ-GN-10kV/630節(jié)能裝置技術(shù)規(guī)格書.2012.

[2]陳宏.LDJ-GS-45型節(jié)能裝置在渣漿泵上的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011，04.

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1004-7344（2016）32-0246-02

2016-10-28

歐志平（1982-），男，工程師，本科，主要從事電氣技術(shù)及設(shè)備管理方面的工作。