1 概述
高爐冶煉中產(chǎn)生大量的熔渣，通常是用大流量的中壓水將其降溫并沖散，同時(shí)輸送到水渣池回收，作為煉鐵的副產(chǎn)品.高爐生產(chǎn)是不間斷的，一般情況下每天出鐵15次，出鐵前、后各放一次渣，兩次出渣時(shí)間共約30 min.在此時(shí)間內(nèi)要求水沖渣系統(tǒng)的水泵滿負(fù)荷工作，其余時(shí)間水泵只需保持約30% 水流量防止管道堵塞即可。
廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡稱韶鋼)煉鐵廠4#高爐使用ZGB一300型沖渣泵，有關(guān)數(shù)據(jù)如表1.
原系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)前管道進(jìn)出水閥門關(guān)閉，起動(dòng)后閥門開度約90%，機(jī)組全速運(yùn)行，電網(wǎng)電壓6300V，電機(jī)運(yùn)行電流33A，功率因素81.6%，耗電功率294kW.原來曾試用在不需沖渣時(shí)，調(diào)節(jié)閥門至30%來調(diào)節(jié)水流量(此時(shí)電機(jī)電流25A)，但一方面節(jié)能效果不明顯，另一方面頻繁操作閥門，致使其使用壽命大大降低，增加了停產(chǎn)更換閥門的時(shí)間，得不償失.最終只好讓機(jī)組長期滿負(fù)荷高速運(yùn)行，造成極大的能源浪費(fèi).因此很有必要對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造.
2 方案選擇
從機(jī)泵工作特性曲線可得出其流量與轉(zhuǎn)速成正比、軸功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，即 .根據(jù)這一原理采用變頻調(diào)速技術(shù).對(duì)目前各種高壓變頻器進(jìn)行分析后認(rèn)為：高一低一高的變頻器雖然可靠性較高，但需配置輸入、輸出變壓器，必須增設(shè)廠房，施工周期長，設(shè)備較龐大、投資費(fèi)用較高，而且效率較低、諧波含量大，嚴(yán)重影響電機(jī)使用壽命.擬應(yīng)用直接高壓變頻器，但進(jìn)口設(shè)備費(fèi)用較高，而且設(shè)備體積也不小，不是首選，故目光投向國產(chǎn).國產(chǎn)直接高壓變頻器比較見表2.
結(jié)合上表，通過對(duì)國內(nèi)多家公司的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較和考察，從技術(shù)可靠、減少投資、體積最小、安裝簡便、維護(hù)容易等方面考慮，選擇了成都佳靈電氣有限公司生產(chǎn)的GY一6kV/400kW型IGBT串聯(lián)直接高壓變頻器.
3 技術(shù)原理與特點(diǎn)
3.1 主電路簡介
如圖1所示，圖中系統(tǒng)由電網(wǎng)高壓直接經(jīng)高壓斷路器進(jìn)入變頻器，經(jīng)過高壓二極管全橋整流、直流平波電抗器和電容濾波，再通過逆變器進(jìn)行逆變，加上正弦波濾波器，簡單易行地實(shí)現(xiàn)高壓變頻輸出，直接供給高壓電動(dòng)機(jī)。
功率器件是采用變頻器已有的成熟技術(shù)，應(yīng)用獨(dú)特而簡單的控制技術(shù)成功設(shè)計(jì)出的一種無輸入輸出變壓器、IGBT直接串聯(lián)逆變、輸出效率達(dá)98% 的高壓調(diào)速系統(tǒng)。
考慮到工藝對(duì)調(diào)速精度要求不是很高，本系統(tǒng)只采用開環(huán)控制并在高爐值班室通過開關(guān)量信號(hào)操作.此信號(hào)接人變頻器數(shù)字控制信號(hào)輸入端，需沖渣時(shí)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個(gè)“l(fā)”的信號(hào)，電機(jī)高速運(yùn)行，不需沖渣時(shí)將此信號(hào)取消，電機(jī)低速運(yùn)行.輸出頻率的控制與調(diào)節(jié)由變頻器本身自備的調(diào)節(jié)面板根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要任意整定。
3.2 變頻器的主要特點(diǎn)
(1)使用了IGBT串聯(lián)直接高壓二電平方式，利用該公司自行研制的1/3象限壓拉動(dòng)態(tài)均壓、鉗壓技術(shù)攻克了當(dāng)今世界IGBT串聯(lián)使用時(shí)開關(guān)微秒級(jí)同步的難題。
(2)正因?yàn)椴捎昧烁咝阅艿腍V—IGBT模塊，整個(gè)設(shè)備的體積非常小，跟國內(nèi)外其它同規(guī)格的變頻器比較其體積減少2/3～1/2。
