中压变频器在钢铁厂中的节能应用探索
摘 要：为推动钢铁行业的可持续发展，还要加强钢铁厂各个生产环节的节能改造。而采用中压变频器，可以满足钢铁厂水泵、风机等设备的变频调速节能改造需求，所以文章对中压变频器在钢铁厂中的节能应用问题展开了分析。从分析结果来看，通过使用中压变频改造钢铁厂每年可以节约大额电能，可以为钢铁厂带来较高的经济效益和社会效益。
关键词：中压变频器；钢铁厂；节能改造
中图分类号：TN773 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）21-0161-02
Abstract： In order to promote the sustainable development of the iron and steel industry， it is necessary to strengthen the energy-saving transformation of each production link in the iron and steel plant. The adoption of medium-voltage converter can meet the needs of energy-saving transformation of water pump， fan and other equipment in iron and steel plant， so this paper analyzes the application of medium-voltage frequency converter in iron and steel plant. From the analysis results， it can save a large amount of electric energy every year by using medium voltage frequency conversion transformation of steel plant， and can bring higher economic and social benefits to the iron and steel plant.
Keywords： medium voltage converter； iron and steel plant； energy-saving transformation
引言
伴隨着能源的日渐紧缺，人们对节能问题也给予了更多重视。而在钢铁厂日常运营中，需要大量的风机、水泵类用电设备采用工频运行，将产生大量的资源和电能损耗。因此，还应加强对中压变频器在钢铁厂中的节能应用分析，以便更好的解决钢铁厂的电能不必要损耗问题。
1 变频调速节能技术概述
所谓的变频调速技术，就是通过改变交流电源频率进行电机无极调速控制的技术。结合电机驱动设备工作原理可知，无论是风机还是水泵，都需要将电机轴功率转化为流体动能，达到驱动设备运转的目的。针对这类设备，直接采用工频电压进行供电，设备将以额定转速运转，需要结合工作最大需求量完成电机设计，所以电机工作富余量较大。但在设备实际运行的过程中，通常不需要以额定转速运转。针对这一情况，还要采用液力耦合器、阀门等装置进行压力流量调节，此过程则将产生较大的能量损失。采用变频调速技术，可以使阀门处在全开状态，通过直接调整电机转速进行介质输送压力和流量的调整，所以能够从设备用电源头上进行能量节约[1]。从变频调速节能系统构成上来看，包含变频器、整流变压器、逻辑控制器等设备。其中，整流变压器与需要变频柜配套，用于为变频装置提供电源。而逻辑控制器负责进行数据采集和现场设备运行监控，能够实现参数连锁和逻辑控制，实现报警、通讯等功能。变频器作为系统核心组成部分，可以在电机调速控制和保护上得到应用，确保电机平滑、可靠起动，避免电机、电网等受到冲击。因此在应用变频调速节能技术时，还要加强变频器的选用。
2 中压变频器在钢铁厂中的节能应用
2.1 钢铁厂变频节能需求
在钢铁厂中，对风机、水泵等设备进行了大量使用。比如在炼铁工序中，包含助燃风机、除尘风机、冷却循环给水泵等设备。在轧钢作业中，包含冷却风机、除尘风机等设备。这些设备作为钢铁厂的通用机械，将产生大量电能损耗。就目前来看，设备采用的电机多为交流驱动电机，可以通过调节电机转速实现风量、水流调节。但是，钢铁厂的工艺设备相对复杂，设备间存在较大的运行工况差异，在对设备进行变频调速时，需要结合驱动电机负荷率确定节电效果。在电机运行工况与设计工况差距较大的情况下，节电效果往往更好。就目前来看，钢铁厂大多数用电设备并未采用变频技术。而可以使用变频技术的设备大多为公辅设施，改造后对生产线的影响不大，不会受到工艺、产品产量等方面的限制，所以技术应用的独立性较强。所以在实际改造过程中，还要重点从环保、经济效益等方面确定技术应用的有效性。值得注意的是，在节能改造过程中，必须要对改造取得的效益展开分析。因为钢铁厂通常拥有较大的建设投资规模，通常在几十亿之上，每日的生产运营费用都较高。如果采用的节能改造技术仅能在小范围适用，将很难获得规模效益。因此在对钢铁厂进行变频改造过程中，需要加强经济效益的分析。
2.2 节能采用的中压变频器
2.2.1 中压变频器。中压变频器的种类有较多中，按照中间环节是否存在直流可以划分为交交变频器和交直交变频器，结合直流性质可以划分为电流型变频器和电压型变频器等等。而按照电压等级，可以划分为中压变频器和通用变频器。从原理上来看，大多就是利用面积等效原理。针对面积相等，但形状不同的窄脉冲，在惯性条件下，将产生基本相同的输出响应波形效果[2]。因此采用中压变频器，可以通过在电机绕组端施加窄脉冲，从而按正弦规律进行系列电压脉冲的调制，促使回路中电流波形为正弦波。对于变频器来讲，中间环节直流将对输入功率产生影响。因为电压型的变频器中间直流环节拥有大电流，电机无功电流由电容提供，电网间没有无功交换，所以能够使高功率因素得到保证。如果采用电流型，直流环节为大电感，电网与电机间将产生无功功率交换，无法保证高功率。一旦电机负荷减小，功率将随之降低。因此在采用中压变频器时，需要采用电压源型电容，获得较高的输入功率因数。