1 概述

高爐冶煉中產生大量的熔渣，通常是用大流量的中壓水將其降溫并沖散，同時輸送到水渣池回收，作為煉鐵的副產品.高爐生產是不間斷的，一般情況下每天出鐵15次，出鐵前、后各放一次渣，兩次出渣時間共約30 min.在此時間內要求水沖渣系統的水泵滿負荷工作，其余時間水泵只需保持約30% 水流量防止管道堵塞即可。

廣東省韶關鋼鐵集團有限公司(以下簡稱韶鋼)煉鐵廠4#高爐使用ZGB一300型沖渣泵，有關數據如表1.

原系統運行時，起動前管道進出水閥門關閉，起動后閥門開度約90%，機組全速運行，電網電壓6300V，電機運行電流33A，功率因素81.6%，耗電功率294kW.原來曾試用在不需沖渣時，調節閥門至30%來調節水流量(此時電機電流25A)，但一方面節能效果不明顯，另一方面頻繁操作閥門，致使其使用壽命大大降低，增加了停產更換閥門的時間，得不償失.最終只好讓機組長期滿負荷高速運行，造成極大的能源浪費.因此很有必要對此系統進行節能改造.

2 方案選擇

從機泵工作特性曲線可得出其流量與轉速成正比、軸功率與轉速的3次方成正比，即 .根據這一原理采用變頻調速技術.對目前各種高壓變頻器進行分析后認為：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，必須增設廠房，施工周期長，設備較龐大、投資費用較高，而且效率較低、諧波含量大，嚴重影響電機使用壽命.擬應用直接高壓變頻器，但進口設備費用較高，而且設備體積也不小，不是首選，故目光投向國產.國產直接高壓變頻器比較見表2.

結合上表，通過對國內多家公司的技術經濟指標比較和考察，從技術可靠、減少投資、體積最小、安裝簡便、維護容易等方面考慮，選擇了成都佳靈電氣有限公司生產的GY一6kV/400kW型IGBT串聯直接高壓變頻器.

3 技術原理與特點

3.1 主電路簡介

如圖1所示，圖中系統由電網高壓直接經高壓斷路器進入變頻器，經過高壓二極管全橋整流、直流平波電抗器和電容濾波，再通過逆變器進行逆變，加上正弦波濾波器，簡單易行地實現高壓變頻輸出，直接供給高壓電動機。

功率器件是采用變頻器已有的成熟技術，應用獨特而簡單的控制技術成功設計出的一種無輸入輸出變壓器、IGBT直接串聯逆變、輸出效率達98% 的高壓調速系統。

考慮到工藝對調速精度要求不是很高，本系統只采用開環控制并在高爐值班室通過開關量信號操作.此信號接人變頻器數字控制信號輸入端，需沖渣時給調節系統一個“l”的信號，電機高速運行，不需沖渣時將此信號取消，電機低速運行.輸出頻率的控制與調節由變頻器本身自備的調節面板根據現場實際需要任意整定。

3.2 變頻器的主要特點

(1)使用了IGBT串聯直接高壓二電平方式，利用該公司自行研制的1/3象限壓拉動態均壓、鉗壓技術攻克了當今世界IGBT串聯使用時開關微秒級同步的難題。

(2)正因為采用了高性能的HV—IGBT模塊，整個設備的體積非常小，跟國內外其它同規格的變頻器比較其體積減少2/3～1/2。