高压变频器在电炉除尘风机中的应用
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高压变频器在电炉除尘风机中的应用
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高压变频器在电炉除尘风机中的应用
一 、 ～ 一 … … … *… … …
高压 变频器 在电 炉 除 尘风机 中 的应 用
刘海鹏。 郭培彬， 王 涛
(山东新风光电子科拽发展有限公司)
摘 要：本文结合电炉生产的实际工况，介绍了单元串联多电平高压大功率变频器在湖北新冶钢铁厂 4#电炉除尘风机
中的应用。通过改造，实现了电炉除尘风机的高效运行，达到了节能降耗的目的。
关键词：高压大功率变频器；单元串联；多电平；节能；电炉除尘风机
中图分类号：TF741 文献标识码：B 文章编号：1817—0633(2oo8)12—0064—03
Application of High-Voltage Frequency Converter in Dedusting Fan for Electric Arc Furnace
LIU Hai-peng， GUO Pei-bin， WANG Tao
(Shandong Xinfeng Photoelectron Scientific and Technological Development Co．，Ltd．)
Abstract：Combining with the actual conditions of the Electric Arc Furnace，the paper introduces the application of the multi—
level High-voltage High-power Frequeney Conve~er with units cascaded in the dedusting fan of No．4 electric arc furnace in Hubei
Xinye Steel＆Iron Plant Through the innovation．it realizes efficient operation of the dedusting fan for the electric arc furnace and
achieves the purpose of energy saving and lower consumption．
Keywords：High-vohage High-power Frequency Converter；Units Cascaded；Multi—-level；Energy——saving；Dedust—-fan for Elec—‘
tric Are Furnace
1引言 时，主要排放物是冲渣产生的水蒸气和少量废气。
随着我国加入世贸组织和市场经济竞争的不断加剧，节能 该电炉除尘系统工艺流程如下图 1示。
降耗、提高生产效率已成为企业提高产品市场占有率和竞争力
的有效手段之一。而高压大功率变频调速技术的日益成熟，使得
该项技术广泛应用于冶金、石油、化工、电力、水泥、给排水、制
药、造纸、污水处理等各个行业。湖北新冶钢铁有限公司二炼钢
厂正是在这种形势下，才对电炉除尘风机利用高压变频技术进
行节能改造的。
图1电炉除尘系统工艺流程
电炉主要是利用废钢、铁合金和部分渣料进行配料冶炼，根
据不同的钢种要求，可以接受高炭铬铁水，然后熔制出碳钢或不 通过对4#电炉冶炼工艺分析：电炉在炼钢不同的阶段对除
尘风量的大小有明显的不同，以吹氧冶炼最大，加料除尘为最
锈钢钢水供炼铸用。电炉在生产过程中，产生大量烟尘，污染环
境，根据国家法规，需除尘处理。电炉冶炼一般分熔化期、氧化期 小，鉴于电炉除尘系统中除尘风机的运行方式和设备特点，对除
和还原期，其中氧化期强化脱炭，在上述三个冶炼期中，氧化期 尘风机的控制制定了改造方案。原系统设备参数如下：
产生的烟气量最大，含尘浓度和烟气温度最高。因此，电炉除尘 2．1原系统设备参数
除尘风机参数
系统按照氧化期的最大烟尘排量进行设计。吹氧期占整个炼钢
型号 C rY2O一246—12
周期的40％左右，此时风机处于满载运行，而其它时间风机处于
轻载工况。改造前，不论电炉处于哪一个冶炼周期中，除尘风机 流量 380000m3／h
均全速运行，风量调节采用入风口挡板开度调节，效率低，能耗 风压 37000Pa
轴转速 730r／min
大，因此急需对原电炉除尘风机进行节能改造。
轴功率 630KW
电动机参数
2原系统工艺简介
型号 YKS500—8—8
湖北新冶钢铁有限公司二炼钢厂4#电炉为 10t偏芯交流电
额定功率 630KW
弧炉，除尘器系统采用TFMC布袋式除尘器。4#电炉的炼钢周期
额定电压 6000V
为2小时20分钟，其中装料 5～10分钟，送电熔化40—60分钟，
额定电流 76．5A
吹氧5O～8O分钟，出钢3-5分钟。在电炉不同的生产阶段，电炉
额定转速 740r／min
产生的烟气量和烟气温度不同，且差异较大。加料过程中，主要
额定功率因数 0．82
是装料时废钢及渣料产生的扬尘，需要的除尘风量不大，要求粉
额定频率 50Hz
尘不扩散，不污染环境为标准。送电过程中是原料送电拉弧加
热变电阻柜参数
热，引发可燃废弃物燃烧产生废气。此时，电炉需要将炉料加热
型号 HTR3—1o0／6
至熔化状态，要求烟尘能够及时排出，又不能过多的带出炉体热
额定电压 6000V
量，以保证炼钢周期。而在吹氧周期，不仅要求除尘系统能够及
额定电流 90A
时将烟尘排出，又必须保证炉体有合适的吹炼温度，在冲渣出钢
自动化 信愚AUTOMATION INFORMATION高压变频器在电炉除尘风机中的应用
额定频率 50Hz 行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和
额定功率 7O0KW 通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、
功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机(商
3高压变频调速系统 用PC机)放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有
湖北新冶钢铁有限公司经多方考察，比较性价比，最终选定风 一 台变频器，上位机可省，或让客户自定。
光牌JD—BP37—800F功率单元串联多电平高压大功率变频器，对 (13)可接收和输出多路工业标准信号。
4#电炉除尘风机进行调速改造。 (14)可打印输出运行报表。
3．3高压变频调速系统
3．1风光牌JD—BP37—800F高压变频器主要性能指标
变频器功率 800KW 风光牌JD—BP37型高压变频调速系统采用直接 “高一高”变
额定输出电流 100A 换方式，属电压源型，采用功率单元多电平串联方式，以最新型
输入频率 50Hz+5Hz 西门子 IGBT为主控器件，全数字化控制，彩色液晶触摸屏显示
额定输入电压 6KV 操作，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标的优质变频调速
允许电压波动 ±20％ 器。它对电网谐波污染小，输入电流谐波畸变小于1％，直接满足
输入功率因数 I>0．98 IEEE519—1992的谐波抑制标准，输入功率因数高，不必采用输入
谐波滤波器和功率因数补偿装置；输出波形质量好，不存在谐波
输出频率范围 0～50Hz
输出电压范围 0～6KV 引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv／dt、共模电压等
频率分辨率 0．01 Hz 问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机
加速时间 可根据用户生产工艺设定 其系统由移相变压器，功率单元和控制器组成。其结构如图
减速时间 可根据用户生产工艺设定 2示。其工作原理如下：
变频器效率 ≥96％ 三相电网
移相变压器
过载能力 100％连续 160％连续 1min
220％允许 1．5S
防护等级 IP20
3．2 JD—BP37型高压变频调速器主要技术性
能
(1)高一高电压源型变频器，直接 6KV输
入，直接 6KV输出，无须任何输出变压器或滤
波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝
缘无损害。
一 、 ～ 一 … … … *… … …
高压 变频器 在电 炉 除 尘风机 中 的应 用
刘海鹏。 郭培彬， 王 涛
(山东新风光电子科拽发展有限公司)
摘 要：本文结合电炉生产的实际工况，介绍了单元串联多电平高压大功率变频器在湖北新冶钢铁厂 4#电炉除尘风机
中的应用。通过改造，实现了电炉除尘风机的高效运行，达到了节能降耗的目的。
关键词：高压大功率变频器；单元串联；多电平；节能；电炉除尘风机
中图分类号：TF741 文献标识码：B 文章编号：1817—0633(2oo8)12—0064—03
Application of High-Voltage Frequency Converter in Dedusting Fan for Electric Arc Furnace
LIU Hai-peng， GUO Pei-bin， WANG Tao
(Shandong Xinfeng Photoelectron Scientific and Technological Development Co．，Ltd．)
Abstract：Combining with the actual conditions of the Electric Arc Furnace，the paper introduces the application of the multi—
level High-voltage High-power Frequeney Conve~er with units cascaded in the dedusting fan of No．4 electric arc furnace in Hubei
Xinye Steel＆Iron Plant Through the innovation．it realizes efficient operation of the dedusting fan for the electric arc furnace and
achieves the purpose of energy saving and lower consumption．
Keywords：High-vohage High-power Frequency Converter；Units Cascaded；Multi—-level；Energy——saving；Dedust—-fan for Elec—‘
tric Are Furnace
1引言 时，主要排放物是冲渣产生的水蒸气和少量废气。
随着我国加入世贸组织和市场经济竞争的不断加剧，节能 该电炉除尘系统工艺流程如下图 1示。
降耗、提高生产效率已成为企业提高产品市场占有率和竞争力
的有效手段之一。而高压大功率变频调速技术的日益成熟，使得
该项技术广泛应用于冶金、石油、化工、电力、水泥、给排水、制
药、造纸、污水处理等各个行业。湖北新冶钢铁有限公司二炼钢
厂正是在这种形势下，才对电炉除尘风机利用高压变频技术进
行节能改造的。
图1电炉除尘系统工艺流程
电炉主要是利用废钢、铁合金和部分渣料进行配料冶炼，根
据不同的钢种要求，可以接受高炭铬铁水，然后熔制出碳钢或不 通过对4#电炉冶炼工艺分析：电炉在炼钢不同的阶段对除
尘风量的大小有明显的不同，以吹氧冶炼最大，加料除尘为最
锈钢钢水供炼铸用。电炉在生产过程中，产生大量烟尘，污染环
境，根据国家法规，需除尘处理。电炉冶炼一般分熔化期、氧化期 小，鉴于电炉除尘系统中除尘风机的运行方式和设备特点，对除
和还原期，其中氧化期强化脱炭，在上述三个冶炼期中，氧化期 尘风机的控制制定了改造方案。原系统设备参数如下：
产生的烟气量最大，含尘浓度和烟气温度最高。因此，电炉除尘 2．1原系统设备参数
除尘风机参数
系统按照氧化期的最大烟尘排量进行设计。吹氧期占整个炼钢
型号 C rY2O一246—12
周期的40％左右，此时风机处于满载运行，而其它时间风机处于
轻载工况。改造前，不论电炉处于哪一个冶炼周期中，除尘风机 流量 380000m3／h
均全速运行，风量调节采用入风口挡板开度调节，效率低，能耗 风压 37000Pa
轴转速 730r／min
大，因此急需对原电炉除尘风机进行节能改造。
轴功率 630KW
电动机参数
2原系统工艺简介
型号 YKS500—8—8
湖北新冶钢铁有限公司二炼钢厂4#电炉为 10t偏芯交流电
额定功率 630KW
弧炉，除尘器系统采用TFMC布袋式除尘器。4#电炉的炼钢周期
额定电压 6000V
为2小时20分钟，其中装料 5～10分钟，送电熔化40—60分钟，
额定电流 76．5A
吹氧5O～8O分钟，出钢3-5分钟。在电炉不同的生产阶段，电炉
额定转速 740r／min
产生的烟气量和烟气温度不同，且差异较大。加料过程中，主要
额定功率因数 0．82
是装料时废钢及渣料产生的扬尘，需要的除尘风量不大，要求粉
额定频率 50Hz
尘不扩散，不污染环境为标准。送电过程中是原料送电拉弧加
热变电阻柜参数
热，引发可燃废弃物燃烧产生废气。此时，电炉需要将炉料加热
型号 HTR3—1o0／6
至熔化状态，要求烟尘能够及时排出，又不能过多的带出炉体热
额定电压 6000V
量，以保证炼钢周期。而在吹氧周期，不仅要求除尘系统能够及
额定电流 90A
时将烟尘排出，又必须保证炉体有合适的吹炼温度，在冲渣出钢
自动化 信愚AUTOMATION INFORMATION高压变频器在电炉除尘风机中的应用
额定频率 50Hz 行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和
额定功率 7O0KW 通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、
功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机(商
3高压变频调速系统 用PC机)放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有
湖北新冶钢铁有限公司经多方考察，比较性价比，最终选定风 一 台变频器，上位机可省，或让客户自定。
光牌JD—BP37—800F功率单元串联多电平高压大功率变频器，对 (13)可接收和输出多路工业标准信号。
4#电炉除尘风机进行调速改造。 (14)可打印输出运行报表。
3．3高压变频调速系统
3．1风光牌JD—BP37—800F高压变频器主要性能指标
变频器功率 800KW 风光牌JD—BP37型高压变频调速系统采用直接 “高一高”变
额定输出电流 100A 换方式，属电压源型，采用功率单元多电平串联方式，以最新型
输入频率 50Hz+5Hz 西门子 IGBT为主控器件，全数字化控制，彩色液晶触摸屏显示
额定输入电压 6KV 操作，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标的优质变频调速
允许电压波动 ±20％ 器。它对电网谐波污染小，输入电流谐波畸变小于1％，直接满足
输入功率因数 I>0．98 IEEE519—1992的谐波抑制标准，输入功率因数高，不必采用输入
谐波滤波器和功率因数补偿装置；输出波形质量好，不存在谐波
输出频率范围 0～50Hz
输出电压范围 0～6KV 引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv／dt、共模电压等
频率分辨率 0．01 Hz 问题，不必加输出滤波器，就可以使用普通的异步电机
加速时间 可根据用户生产工艺设定 其系统由移相变压器，功率单元和控制器组成。其结构如图
减速时间 可根据用户生产工艺设定 2示。其工作原理如下：
变频器效率 ≥96％ 三相电网
移相变压器
过载能力 100％连续 160％连续 1min
220％允许 1．5S
防护等级 IP20
3．2 JD—BP37型高压变频调速器主要技术性
能
(1)高一高电压源型变频器，直接 6KV输
入，直接 6KV输出，无须任何输出变压器或滤
波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝
缘无损害。
